高溫運行鋰離子電池的缺點

(1)鋰離子電池陽極金屬溶解

在高溫下，鋰離子電池的鋰電解液LiPF6會發(fā)生熱分解出現(xiàn)PF5，與電解液中的水進一步水解出現(xiàn)HF。高頻被認為是陰極材料金屬溶解的一個重要原因。

高溫運行鋰離子電池的缺點

關于錳酸鋰尖晶石，其高溫破壞機理與常溫下相同。在低電壓的放電過程中,Mn3﹢歧化反應,生成Mn2﹢和Mn4﹢,Mn2﹢溶于電解液,Mn+仍將在固相,在溶解的過程中,材料仍將是尖晶石結構,取而代之的是鋰錳不見了。因此，形成無序的富鋰相尖晶石型錳酸鋰，其溶解過程可表示為:

LiMn204→Li[lixmn2-x]04+Mn2+錳的溶解也發(fā)生在高壓區(qū)域，但溶解的機理還不完全清楚。然而，一般認為化學脫包反應是由于HF引起的，而LiF是一種不溶性副產(chǎn)物，失效后可以在尖晶石型錳酸鋰表面觀察到，而HF是由于電解液中存在少量水而形成的。與錳的溶解,改變材料結構和晶格的破壞會引起,這一方面會導致減少充電容量高壓地區(qū),另一方面會導致活性物質之間的接觸阻抗的新增,鋰離子遷移率的降低,最終導致電池失效。來自正極的錳離子會被電解液分散到負極上，然后沉積在負極上，導致負極的性能惡化。

在高溫下，金屬鐵在磷酸鐵鋰材料中也存在溶解現(xiàn)象。然而，在對磷酸鐵鋰離子電池高溫性能的早期研究中，并沒有發(fā)現(xiàn)鐵的溶解和容量在高溫下加速衰減。年代。ndersson如磷酸鐵鋰半電池,研究了在不同溫度下的電化學性能和電池充電和放電容量的上升的溫度環(huán)境改善,比性能也有所改善,循環(huán)在40℃下,電池顯示更好的比23c循環(huán)性能,沒有明顯的副用途是觀察到的同時,在60℃下循環(huán)電池容量略有衰減20圈后,DSC結果還表明，普通電解液中磷酸鐵鋰材料具有良好的熱穩(wěn)定性，在300℃下無明顯反應。

比較LiFePO4和LiMn2O。材料在室溫和高溫下在電解質中的溶解度。結果表明，磷酸鐵鋰材料在高溫下也會溶解在電解液中，但溶解性遠低于錳酸鋰材料。同時，電解液和材料中的水會加速材料的溶解。

發(fā)現(xiàn)在60℃循環(huán)下,磷酸亞鐵鋰材料是鐵溶解現(xiàn)象,同時由于鐵溶解的磷酸鐵鋰離子電池容量在高溫循環(huán)/C急劇衰減,通過SEM和EDS結果分析,他們得出的結論是,在陰極沉積鐵的陽極溶解和陰極的性能惡化,鐵存款可能是電解液的催化分解,所以負阻抗顯著新增,最終導致電池容量衰減。

(2)材料結構的破壞

當鋰離子反復嵌入和釋放時，鋰離子電池材料的體積會膨脹和收縮，長期的體積變化可能會導致材料結構的坍塌。

在錳酸鋰尖晶石材料中，隨著循環(huán)的進行，材料會出現(xiàn)畸變效應，使氧八面體偏離球對稱，變形為變形的八面體構型。當材料結構出現(xiàn)缺陷時，會在反復的收縮和膨脹過程中發(fā)生坍塌。當LiMn2O4嵌入在3v鋰成為Li1+xMn2O4,李到八面體16c之后,使得Mn3﹢濃度大于Mn4﹢濃度,從而減少對稱結構,晶體結構的立方系統(tǒng)分為四個季度。