Дендритният литий просто означава, че когато количеството литий, вграден в графита, надвиши неговия толеранс, излишните литиеви йони ще се комбинират с електрони, идващи от отрицателния електрод и ще започнат да се отлагат върху повърхността на отрицателния електрод. В процеса на презареждане на батерията напрежението от външния свят и вътрешните литиево-йонни анодни материали се движат в електролитната среда, електролитът от литиеви йони също се движи при условие на разликата в напрежението между външния свят към въглеродния слой , тъй като графитът е наслоен канал, литиевият литий ще влезе в канала с въглерод, за да образува въглеродни съединения, образуват се LiCx (x=1~6) графитни интерламинарни съединения. Електрохимичната реакция върху анода на литиевата батерия може да се изрази по следния начин:

В тази формула имате един параметър, картината, и ако съберете двата заедно картината, ще получите дендритен литий. Тук има концепция, която всички са запознати, графитни интерламинарни съединения. Графитните интерламеларни съединения (накратко GIC) са кристални съединения, в които невъглеродните реагенти се вмъкват в графитни слоеве чрез физични или химични средства, за да се комбинират с хексагонални мрежови равнини на въглерода, като същевременно се поддържа графитна ламеларна структура.

Характеристики:

Дендритният литий обикновено се отлага върху контактната позиция на диафрагмата и отрицателния полюс. Студентите, които имат опит в демонтирането на батерии, често трябва да открият слой от сив материал върху диафрагмата. Да, това е литий. Дендритният литий е литиев метал, образуван след като литиевият йон получи електрон. Металният литий вече не може да образува литиеви йони, за да участва в реакцията на зареждане и разреждане на батерията, което води до намаляване на капацитета на батерията. Дендритният литий расте от повърхността на отрицателния електрод към диафрагмата. Ако литиевият метал се отлага непрекъснато, той в крайна сметка ще пробие диафрагмата и ще причини късо съединение на батерията, причинявайки проблеми с безопасността на батерията.

Влияещи фактори:

Основните фактори, влияещи върху образуването на дендритен литий, са грапавостта на повърхността на анода, градиента на концентрация на литиеви йони и плътността на тока и т.н. В допълнение, SEI филмът, вида на електролита, концентрацията на разтвореното вещество и ефективното разстояние между положителните и всички отрицателни електроди имат известно влияние върху образуването на дендритен литий.

1. Отрицателна грапавост на повърхността

Грапавостта на повърхността на отрицателния електрод влияе върху образуването на дендритен литий и колкото по-груба е повърхността, толкова по-благоприятна е за образуването на дендритен литий. Образуването на дендритен литий включва четири основни съдържания, включително електрохимия, кристалология, термодинамика и кинетика, които са описани подробно в статията на Дейвид Р. Ели.

2. Градиент и разпределение на концентрацията на литиеви йони

След като избягат от положителния материал, литиевите йони преминават през електролита и мембраната, за да получат електрони на отрицателния електрод. По време на процеса на зареждане концентрацията на литиеви йони в положителния електрод постепенно нараства, докато концентрацията на литиеви йони в отрицателния електрод намалява поради непрекъснатото приемане на електрони. В разреден разтвор с висока плътност на тока концентрацията на йони става нула. Моделът, създаден от Chazalviel и Chazalviel, показва, че когато концентрацията на йони се намали до 0, отрицателният електрод ще образува локален пространствен заряд и ще образува дендритна структура. Скоростта на растеж на дендритната структура е същата като тази на скоростта на миграция на йони в електролита.

3. Плътност на тока

В статията Растеж на дендрит в литиеви/полимерни системи авторът вярва, че скоростта на растеж на върха на дендритния литий е тясно свързана с плътността на тока, както е показано в следното уравнение:

Картината

Ако плътността на тока се намали, растежът на дендритния литий може да се забави до известна степен, както е показано на фигурата по-долу:

Картината

Как да се избегне:

Механизмът на образуване на дендритния литий все още е ясен, но има различни модели на растеж на литиевия метал. В зависимост от образуването и влияещите фактори на дендритния литий, образуването на дендритен литий може да бъде избегнато от следните аспекти:

1. Контролирайте плоскостта на повърхността на анодния материал.

2. Размерът на отрицателните частици трябва да бъде по-малък от критичния термодинамичен радиус.

3. Контролирайте омокряемостта на електроотлагането.

4. Ограничете потенциала на галваничното покритие под критичната стойност. В допълнение, традиционният механизъм за зареждане и разреждане може да бъде подобрен, например може да се разгледа импулсен режим.

5. Добавете електролитни добавки, които стабилизират интерфейса на отрицателния електролит

6. Заменете течния електролит с високоякостен гел/твърд електролит

7. Създайте повърхностния защитен слой от високоякостен литиев анод

И накрая, два въпроса остават за обсъждане в края на статията:

1. Къде е електрохимичната реакция на литиеви йони? Единият е, че литиеви йони на повърхността на графитната електрохимична реакция след твърдо пренос на маса, за да достигнат до състояние на насищане. Второ, литиевите йони мигрират в графитни слоеве през границите на зърното на графитните микрокристали и реагират в графита.

2. Литиеви йони реагират ли с графита, за да образуват литиево въглеродно съединение и дендрит литий синхронно или последователно?

Добре дошли за обсъждане, оставете съобщение ~