يعني Dendrite lithium ببساطة أنه عندما تتجاوز كمية الليثيوم المضمنة في الجرافيت قدرتها على التحمل ، فإن أيونات الليثيوم الزائدة سوف تتحد مع الإلكترونات القادمة من القطب السالب وتبدأ في الترسب على سطح القطب السالب. في عملية إعادة شحن البطارية ، يظهر جهد من الخارج ومواد أنود أيون الليثيوم الداخلية في وسط المنحل بالكهرباء ، ويتحرك إلكتروليت أيون الليثيوم أيضًا بشرط فرق الجهد بين العالم الخارجي إلى طبقة الكربون. نظرًا لأن الجرافيت عبارة عن قناة ذات طبقات ، فإن الليثيوم سيدخل القناة بالكربون لتكوين مركبات الكربون ، ويتم تشكيل مركبات الجرافيت بين الصفائح LiCx (x = 1 ~ 6). يمكن التعبير عن التفاعل الكهروكيميائي على أنود بطارية الليثيوم على النحو التالي:

في هذه الصيغة ، لديك معلمة واحدة ، الصورة ، وإذا جمعت الاثنين معًا الصورة ، فستحصل على الليثيوم dendrite. يوجد هنا مفهوم يعرفه الجميع ، مركبات الجرافيت بين الصفائح. مركبات الجرافيت بين اللاميرات (اختصارًا GICs) هي مركبات بلورية يتم فيها إدخال المواد المتفاعلة غير الكربونية في طبقات الجرافيت بوسائل فيزيائية أو كيميائية لتتحد مع مستويات شبكة سداسية من الكربون مع الحفاظ على هيكل صفيحي من الجرافيت.

المميزات:

يترسب الليثيوم التغصن عمومًا على موضع التلامس للحجاب الحاجز والقطب السالب. يجب أن يجد الطلاب الذين لديهم خبرة في تفكيك البطاريات غالبًا طبقة من مادة رمادية على الحجاب الحاجز. نعم ، هذا هو الليثيوم. الليثيوم التغصن هو معدن الليثيوم يتكون بعد أن يتلقى أيون الليثيوم الإلكترون. لم يعد معدن الليثيوم قادرًا على تكوين أيون الليثيوم للمشاركة في رد فعل شحن وتفريغ البطارية ، مما يؤدي إلى تقليل سعة البطارية. ينمو الليثيوم التغصن من سطح القطب السالب باتجاه الحجاب الحاجز. إذا تم ترسيب معدن الليثيوم بشكل مستمر ، فسوف يخترق الحجاب الحاجز في النهاية ويسبب قصرًا في الدائرة الكهربائية للبطارية ، مما يتسبب في مشاكل تتعلق بسلامة البطارية.

العوامل المؤثرة:

العوامل الرئيسية التي تؤثر على تكوين الليثيوم التغصنات هي خشونة سطح الأنود ، وتدرج تركيز أيون الليثيوم وكثافة التيار ، إلخ. بالإضافة إلى ذلك ، فيلم SEI ، ونوع المنحل بالكهرباء ، وتركيز المذاب والمسافة الفعالة بين الموجب والأقطاب الكهربائية السالبة جميعها لها تأثير معين على تكوين الليثيوم التغصنات.

1. خشونة السطح السلبية

تؤثر خشونة سطح القطب السالب على تكوين الليثيوم التغصن ، وكلما كان السطح أكثر خشونة ، كان أكثر ملاءمة لتكوين الليثيوم التغصنات. يتضمن تكوين الليثيوم التغصنات أربعة محتويات رئيسية ، بما في ذلك الكيمياء الكهربية ، وعلم البلورات ، والديناميكا الحرارية ، وعلم الحركة ، والتي تم وصفها بالتفصيل في مقال ديفيد ر.

2. التدرج وتوزيع تركيز أيون الليثيوم

بعد الهروب من المادة الموجبة ، تمر أيونات الليثيوم عبر الإلكتروليت والغشاء لتلقي الإلكترونات عند القطب السالب. أثناء عملية الشحن ، يزداد تركيز أيونات الليثيوم في القطب الموجب تدريجياً ، بينما ينخفض ​​تركيز أيونات الليثيوم في القطب السالب بسبب القبول المستمر للإلكترونات. في محلول مخفف بكثافة تيار عالية ، يصبح تركيز الأيونات صفراً. يوضح النموذج الذي وضعه Chazalviel و Chazalviel أنه عندما يتم تقليل تركيز الأيونات إلى 0 ، فإن القطب السالب سيشكل شحنة فضائية محلية ويشكل بنية التغصنات. معدل نمو هيكل التغصنات هو نفسه معدل نمو هجرة الأيونات في الإلكتروليت.

3. كثافة التيار

في مقالة نمو التغصنات في أنظمة الليثيوم / البوليمر ، يعتقد المؤلف أن معدل نمو طرف Dendrite Lithium يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالكثافة الحالية ، كما هو موضح في المعادلة التالية:

الصورة

إذا تم تقليل كثافة التيار ، يمكن أن يتأخر نمو الليثيوم التغصنات إلى حد معين ، كما هو موضح في الشكل أدناه:

الصورة

كيفية تجنب:

لا تزال آلية تكوين الليثيوم التغصنات واضحة ، ولكن هناك نماذج نمو مختلفة لمعدن الليثيوم. وفقًا لتكوين وتأثير الليثيوم التغصن ، يمكن تجنب تكوين الليثيوم التغصنات من الجوانب التالية:

1. التحكم في التسطيح السطحي لمادة الأنود.

2. يجب أن يكون حجم الجسيمات السالبة أصغر من نصف القطر الحراري الديناميكي الحرج.

3. التحكم في قابلية الترطيب الكهربائي.

4. الحد من إمكانية الطلاء بالكهرباء أقل من القيمة الحرجة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تحسين آلية الشحن والتفريغ التقليدية ، على سبيل المثال ، يمكن النظر في وضع النبض.

5. إضافة إضافات المنحل بالكهرباء التي تعمل على استقرار واجهة المنحل بالكهرباء السالبة

6. استبدل السائل المنحل بالكهرباء بهلام عالي القوة / إلكتروليت صلب

7. إنشاء طبقة حماية السطح لأنود الليثيوم عالي القوة

أخيرًا ، يُترك سؤالان للمناقشة في نهاية المقالة:

1. أين التفاعل الكهروكيميائي لأيونات الليثيوم؟ الأول هو أن أيونات الليثيوم على سطح تفاعل الجرافيت الكهروكيميائي بعد نقل الكتلة الصلبة ، للوصول إلى حالة التشبع. ثانيًا ، تهاجر أيونات الليثيوم إلى طبقات الجرافيت عبر حدود حبيبات بلورات الجرافيت الدقيقة وتتفاعل في الجرافيت.

2. هل تتفاعل أيونات الليثيوم مع الجرافيت لتكوين مركب كربون الليثيوم والليثيوم التغصن بشكل متزامن أو متتابع؟

مرحبًا بك في المناقشة ، اترك رسالة ~