A dendritikus lítium kialakulásának mechanizmusa és megelőzése

Formában:

Egyszerűen fogalmazva, a dendritikus lítium azt jelenti, hogy a grafitba ágyazott lítium tartalma meghaladja a tűréshatárát, és a felesleges lítiumionok kombinálódnak a negatív elektródából származó elektronok, és elkezdenek lerakódni a negatív elektróda felületén. Az akkumulátor töltésének folyamatában a külső feszültséget ad a külsőnek, így a pozitív elektródaanyagbelsejében lévő lítiumionok kivonhatók az elektrolit közegbe. Hasonlóképpen, a lítium-ionok az elektrolit költözik a szén-dioxid állapotban a külső feszültség különbség. Grafit egy réteges csatorna, és a lítium belép a csatorna alkotnak szén-lítium vegyület szén-dioxid, alkotó grafit intercalation vegyület, mint a LiCx (x = 1 ~ 6). A lítium akkumulátor negatív elektródáján az elektrokémiai reakció a következő képlettel fejezhető ki:

Ebben a képletben van egy paraméter, amely, ha a kettőt összegezve, dendritikus lítium ot állítanak elő. Itt van egy fogalom, hogy mindenki ismeri, grafit intercalation vegyület. Grafit interlaminar vegyületek (GPC röviden) olyan kristályos vegyületek, amelyek fizikai vagy kémiai módszerekkel helyezzenek be nem szén-dioxid-reaktánsok között grafit rétegek és kombinálni a hatszögletű hálózati sík szén, miközben a réteges grafit szerkezetét.

Funkciók:

A dendrit lítium általában a szeparátor és a negatív elektróda közötti érintkezési pozícióba kerül. Azok a diákok, akik tapasztalattal rendelkeznek az elemek szétszerelésében, gyakran találnak szürke anyagréteget a szeparátoron. Igen, ez lítium csapadék. Dendrit lítium egy lítium fém után alakult lítium-ionok kapnak elektronok, és a lítium-fém már nem képezhet lítium-ionok, hogy részt vegyenek a töltés és a kisülés reakciók az akkumulátor, ami csökkenti az akkumulátor kapacitását. A dendrit lítium a negatív elektróda felszínéről a szeparátor felé nő. Ha a lítium-fém folyamatosan lerakódik, az végül átszúrja a szeparátort, és rövidzárlatot okoz az akkumulátorban, ami az akkumulátor biztonsági problémáit okozza.

Befolyásoló tényezők:

A dendritikus lítium kialakulását befolyásoló fő tényezők: a negatív elektródafelület érdessége, a lítium-ion koncentráció gradiense, az áramsűrűség stb. Ezen túlmenően, a SEI film, a típusú elektrolit, az oldott koncentráció, és a tényleges távolság a pozitív és negatív elektródák mind befolyásolják a dendritikus A képződés lítium van egy bizonyos befolyása.

1. A negatív elektróda felületi érdessége

A negatív elektróda felületi érdessége befolyásolja a dendritikus lítium kialakulását. Minél durvább a felület, annál inkább elősegíti a dendritikus lítium kialakulását. A dendritikus lítium kialakulása elektrokémiát, kristályográfiát, termodinamikát és kinetikát foglal magában. David R. Ely Van egy részletes leírást a cikkben.

2. Lítium-ion koncentráció gradiens és eloszlás

Miután a lítiumionokat kivonták a pozitív elektródaanyagból, áthaladnak az elektroliton és a szeparátoron, és elfogadják az elektronokat a negatív elektródán. A töltési folyamat során a pozitív elektróda lítium-ion koncentrációja fokozatosan növekszik, és a negatív elektróda lítium-ion koncentrációja csökken az elektronok folyamatos elfogadása miatt. Nagy áramsűrűségű hígított oldatban az ionkoncentráció 0 lesz. Ennek alapján, Fleury és mtsai. A Chazalviel-lel létrehozott modell azt mutatja, hogy amikor az ionkoncentráció 0-ra csökken, a negatív elektróda helyi űrtöltést képez, és dendritikus szerkezetet képez. A dendritikus szerkezet növekedési üteme megegyezik az elektrolit ionkioldódási arányával.

3. Jelenlegi sűrűség

A cikkben dendrite növekedés lítium / polimer rendszerek, a szerző úgy véli, hogy a tip növekedési üteme dendritikus lítium szorosan kapcsolódik a jelenlegi sűrűség, amint azt a következő képlet:

Ha a jelenlegi sűrűség csökken, a dendritikus lítium növekedése bizonyos mértékig késleltethető, amint az az alábbi ábrán látható:

Hogyan kerüljük el:

A dendritikus lítium képzőmechanizmusa még mindig világos, de sok lítium-fém növekedési modell létezik. A dendritikus lítium és befolyásoló tényezők kialakulása szerint a dendritikus lítium kialakulása a következő szempontokból elkerülhető:

1). Szabályozza a negatív elektródaanyag felületének laposságát.

2). A negatív elektródarészecskék méretének kisebbnek kell lennie, mint a kritikus termodinamikai sugár.

3). Szabályozza az elektrolerakódások nedveshetőségét.

4). Korlátozza a lemezelési potenciált a kritikus érték alatt. Ezenkívül a hagyományos töltési és kisütési mechanizmus javítható. Például az impulzus módszer megfontolható.

5). Adjunk hozzá elektrolit adalékokat, amelyek stabilizálják a negatív elektróda-elektrolit interfészt

6). Cserélje ki a folyékony elektrolitot nagy szilárdságú gélre/szilárd elektrolitra

7). Hozzon létre egy nagy szilárdságú lítium anód felületvédő réteget

Végül, hagyjuk két kérdést a végén a cikk mindenki számára, hogy megvitassák:

1). Hol fordul elő a lítium-ion elektrokémiai reakciója? Az egyik a szilárdfázisú tömegátvitel után az elektrokémiai reakció lítium-ionok a grafit felületére eléri a telítettség. A második az, hogy a lítium-ionok vándorolnak a grafit rétegek révén a gabona határait a grafit kristálylites, és reagálnak a grafit.

2). Előfordul-e a reakció között lítium-ionok és grafit formában szén-lítium vegyületek és dendritikus lítium fordul elő egyszerre vagy egymás után?