高功率磷酸铁锂电池过充特性与安全性能研究

《Energy Technology》：Overcharging Characteristics of High-Power LiFePO4 Battery

本研究针对高功率锂离子电池（LIBs）在大电流快充放场景下存在的温升安全问题及能量密度损失难题，由研究人员系统探讨了高功率LiFePO4电池在过充条件下的老化规律与热失控（TR）行为。结果表明，适度过充虽未显著影响电池内阻与容量，但会加速高倍率放电性能衰减；深度过充则导致电压骤降及锂离子损失主导的老化。通过解析过充五阶段反应路径，证实高功率LFP电池具备良好过充耐受性，为其在集成储能系统（IESS）中的应用提供安全依据。

　　

在高功率锂离子电池（LIBs）的应用背景下，快速大电流放电引发的剧烈温升（触发安全隐患）以及过度追求高功率导致的能量密度下降等问题，使得高功率电池与常规锂离子电池在材料体系和制造工艺上产生显著差异。本研究分析了高功率磷酸铁锂（LFP）电池在过充条件下的老化行为与热失控（TR）特性。在1C倍率放电时，轻度初始过充对电池内阻和容量影响较小，但会加速高倍率放电容量的衰减；随着过充程度加深，容量衰减加剧且电压下降明显，老化初期主要由锂离子损失主导。通过拆解经1C恒流过充的电池并分析电压曲线，识别出五个反应阶段：过充滞后阶段、稳定脱锂阶段、电解质氧化分解阶段、LiFePO₄/电解质耗尽阶段以及短路阶段。热失控过程伴随各阶段特有的电压/温度变化（出现高峰值），但未发生着火或爆炸。这些结果证实了高功率LFP电池具备良好的过充耐受能力，为其在集成储能系统（IESS）中的应用前景提供了支持。