Formavimo mechanizmas ir prevencija dendritic ličio

Forma:

Paprasčiau tariant, dendritic ličio reiškia, kad ličio, įdėto į grafitą, kiekis viršija jo toleravimą, o ličio jonų perteklius bus sujungtas su elektronais, nušaudamomis iš neigiamo elektrodo, ir pradeda kauptis neigiamo elektrodo paviršiuje. Akumuliatoriaus įkrovimo procese išorė suteikia įtampą iš išorės, todėl ličio jonus teigiamo elektrodo medžiagos viduje galima išgauti į elektrolitų terpę. Panašiai, ličio jonų elektrolito bus perkelti į anglies sluoksnį pagal išorinės įtampos skirtumo būklę. Grafitas turi sluoksniuotą kanalą, o ličio patenka į kanalą, kad susidarytų anglies-ličio junginys su anglimi, formuojant grafito intercalation junginį, pvz., LiCx (x = 1 ~ 6). Ličio akumuliatoriaus elektrocheminė reakcija į neigiamą elektrodą gali būti išreikšta šia formule:

Šioje formulėje yra parametras, kuris, jei abu yra apibendrinti, bus gaminamas dendritinis ličio. Čia yra koncepcija, kad kiekvienas yra susipažinęs su grafito intercalation junginys. Grafito interlaminariniai junginiai (trumpieji GICs) yra kristaliniai junginiai, kurie naudoja fizinius arba cheminius metodus ne anglies reagentams tarp grafito sluoksnių įterpti ir derinami su šešiakampe anglies tinklo plokštuma, išlaikant sluoksniuotą grafito struktūrą.

Funkcijos:

Dendrite ličio paprastai nusėda į kontaktinę padėtį tarp separatoriaus ir neigiamo elektrodo. Studentai, turintys patirties išardant baterijas, dažnai turėtų rasti pilkos medžiagos sluoksnį ant separatoriaus. Taip, tai ličio kritulių. Dendrite ličio ličio ličio susiformavo po ličio jonų gauti elektronų, ir ličio metalo nebegali formuoti ličio jonų dalyvauti įkrovos ir iškrovos reakcijos baterija, todėl baterijos talpos sumažėjimas. Dendrite ličio auga nuo neigiamo elektrodo paviršiaus link separatoriaus. Jei ličio metalas nuolat nusėda, jis galiausiai pervers atskyriklį ir sukels trumpąjį jungimą akumuliatoriuje, dėl kurio kyla akumuliatoriaus saugos problemų.

Įtakos veiksniai:

Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos dendritinio ličio susidarymui, yra: neigiamo elektrodo paviršiaus šiurkštumas, ličio jonų koncentracijos gradientas, srovės tankis ir kt. Be to, SEI plėvelė, elektrolito tipas, tirpinimo koncentracija ir efektyvus atstumas tarp teigiamų ir neigiamų elektrodų turi įtakos dendritic Ličio susidarymas turi tam tikrą įtaką.

1. Neigiamo elektrodo paviršiaus šiurkštumas

Neigiamo elektrodo paviršiaus šiurkštumas veikia dendritinio ličio susidarymą. Šiurkštesnis paviršius, tuo labiau palankesnis dendritinio ličio susidarymui. Dendritinio ličio susidarymas apima elektrochemiją, kristalografiją, termodinamiką ir kinetiką. David R. Ely Straipsnyje yra išsamus aprašymas.

2. Ličio jonų koncentracijos gradientas ir pasiskirstymas

Po to, kai ličio jonai ekstrahuojami iš teigiamos elektrodų medžiagos, jie praeina per elektrolitą ir separatorių ir priima elektronus neigiamame elektrode. Įkrovimo proceso metu teigiamo elektrodo ličio jonų koncentracija palaipsniui didėja, o neigiamo elektrodo ličio jonų koncentracija mažėja dėl nuolatinio elektronų priėmimo. Praskiestame tirpale, kurio srovė yra didelė, jonų koncentracija taps 0. Šiuo pagrindu, Fleury et al. Modelis, nustatytas su Chazalviel rodo, kad kai jonų koncentracija yra sumažintas iki 0, neigiamas elektrodas sudarys vietos erdvės mokestį ir sudaro dendritic struktūrą. Dendritinės struktūros augimo greitis yra toks pat kaip jonų išsiskyrimo greitis elektrolituose.

3. Srovės tankis

Straipsnyje Dendrite augimas ličio / polimerų sistemų, autorius mano, kad patarimas augimo tempas dendritic ličio yra glaudžiai susijęs su dabartinio tankio, kaip parodyta šioje formulėje:

Jei dabartinis tankis sumažėja, dendritinio ličio augimas gali būti tam tikru mastu atidėtas, kaip parodyta toliau pateiktame paveikslėlyje:

Kaip išvengti:

Dendritic ličio formavimo mechanizmas vis dar aiškus, tačiau ličio metalo augimo modeliai. Pagal dendritinio ličio susidarymą ir įtaką veiksniams, dendritinio ličio susidarymo galima išvengti šiais aspektais:

1). Kontroliuoti neigiamo elektrodo medžiagos paviršiaus plokštumą.

2). Neigiamų elektrodų dalelių dydis turi būti mažesnis nei kritinis termodinaminis spindulys.

3). Sureguliuokite elektrodų wettabilitys.

4). Apribokite dengimo potencialą žemiau kritinės vertės. Be to, gali būti patobulintas tradicinis įkrovimo ir iškrovimo mechanizmas. Pavyzdžiui, galima atsižvelgti į pulso metodą.

5). Pridėti elektrolitų priedai, kurie stabilizuoja neigiamą elektrodų elektrolitų sąsaja

6). Pakeiskite skystą elektrolitą didelio stiprumo geliu /kietu elektrolitu

7). Nustatykite didelio stiprumo ličio anodo paviršiaus apsauginį sluoksnį

Galiausiai, palikite du klausimus straipsnio pabaigoje visiems aptarti:

1). Kur vyksta ličio jonų elektrocheminė reakcija? Vienas iš jų yra kietosios fazės masės perdavimas po lito jonų elektrocheminės reakcijos grafito paviršiuje pasiekia prisotinimą. Antrasis yra tai, kad ličio jonai migruoja į grafito sluoksnius per grafito kristalito grūdų ribas ir reaguoja grafito viduje.

2). Ar reakcija tarp ličio jonų ir grafito sudaro anglies-ličio junginius ir dendritinį litą, atsiranda vienu metu arba paeiliui?