磷酸铁锂电池为什么会失效

了解磷酸铁锂电池的失效原因或机理，对于提高电池性能及其大规模生产和使用非常重要。本文讨论了杂质、化成方式、存储条件、循环使用、过充和过放等对电池失效的影响。

酸锂铁电池在使用的过程中一般是放热的，因此温度的影响很重要。除此之外，路况、使用方式、环境温度等都会有不同的影响。

关于LiFePO4动力锂电池循环时的容量损失，一般认为是活性锂离子的损失造成的。研究表明：磷酸锂铁电池循环时的老化重要是经历了一个复杂的消耗活性锂离子SEl膜的生长过程。在这个过程中，活性锂离子的损失直接降低了电池容量的保持率；SEl膜的不断生长，一方面造成了电池的大倍率放电可以为电动汽车供应大的功率，即动力锂电池的倍率性能越好，电动汽车的加速性能也越好。

LiFePO4正极和石墨负极的老化机理是不相同的：随着放电倍率的新增，正极的容量损失新增程度比负极大。低倍率循环时电池容量的损失重要是由于活性锂离子在负极的消耗造成的，而在高倍率循环时电池的动力损失是由于正极阻抗的新增造成的。虽然动力锂电池使用中的放电深度（ASOC）不会影响容量损失，但是会影响其动力损失，动力损失的速度随着放电深度的新增而新增，这和SEI膜的阻抗新增、整个电池的阻抗新增都是有直接关系的。虽然相关于活性锂离子损失，充电电压上限关于电池失效的影响并不是很明显，但是太低或太高的充电电压上限都会使得LiFePO4电极的界面阻抗加大四：低的上限电压下不能够很好地形成钝化膜，而太高的电压上限会导致电解液的氧化分解，在LiFePO4表面形成电导率低的产物。

磷酸锂铁电池在温度降低时其放电容量会迅速下降，重要是由于离子电导率的降低和界面阻抗的新增造成的。通过分别研究LiFePO4正极和石墨负极，发现限制正、负极低温性能的重要控制因素是不同的，在LiFePO4正极离子电导率的降低占主导，而在石墨负极界面阻抗的新增是重要原因。

生产过程中的失效

在生产过程中，人员、设备、原料、方法、环境是影响产品质量的主要因素，在LiFePO4动力电池的生产过程中也不例外，人员和设备属于管理的范畴，因此我们主要讨论后三个影响因素。电极活性材料中的杂质对电池造成的失效

LiFePO4在合成的过程中，会存在少量的Fe2O3、Fe等杂质，这些杂质会在负极表面还原，有可能会刺穿隔膜引发内部短路。LiFePO4长时间暴露于空气中，湿气会使电池发生恶化，老化初期材料表面形成无定型磷酸铁，其局部的组成和结构都类似于LiFePO4(OH)；随着OH的嵌入，LiFePO4不断被消耗，表现为体积增大；之后再结晶慢慢形成LiFePO4(OH)。而LiFePO4中的Li3PO4杂质则表现为电化学惰性。石墨负极的杂质含量越高，造成的不可逆的容量损失也越大。化成方式对电池造成的失效