Dendrite lithium jednoduše znamená, že když množství lithia uloženého v grafitu překročí jeho toleranci, přebytečné ionty lithia se spojí s elektrony přicházejícími z negativní elektrody a začnou se ukládat na povrchu negativní elektrody. V procesu dobíjení baterie se do elektrolytického média dostává napětí z vnějšího světa a vnitřní lithium-iontové materiály anody, elektrolyt lithium-iontových také za podmínky, že se rozdíl napětí mezi vnějším světem a uhlíkovou vrstvou pohybuje. Vzhledem k tomu, že grafit je vrstvený kanál, lithium lithium vstoupí do kanálu s uhlíkem a vytvoří uhlíkové sloučeniny, vytvoří se LiCx (x=1~6) grafitové interlaminární sloučeniny. Elektrochemickou reakci na anodě lithiové baterie lze vyjádřit následovně:

V tomto vzorci máte jeden parametr, obrázek, a pokud tyto dva sečtete dohromady, dostanete dendrit lithium. Existuje koncept, který každý zná, grafitové interlaminární sloučeniny. Grafitové interlamelární sloučeniny (zkráceně GIC) jsou krystalické sloučeniny, ve kterých jsou neuhlíkové reaktanty vloženy do grafitových vrstev fyzikálními nebo chemickými prostředky, aby se spojily s hexagonálními síťovými rovinami uhlíku při zachování grafitové lamelární struktury.

Funkce:

Dendrit lithium se obecně ukládá na kontaktní pozici diafragmy a záporného pólu. Studenti, kteří mají zkušenosti s demontáží baterií, by měli na membráně často najít vrstvu šedého materiálu. Ano, to je lithium. Dendrit lithium je kov lithia vytvořený poté, co iont lithia přijme elektron. Lithium metal již nemůže tvořit lithium iont, aby se účastnil reakce nabíjení a vybíjení baterie, což má za následek snížení kapacity baterie. Dendrit lithium roste z povrchu záporné elektrody směrem k diafragmě. Pokud se kov lithia neustále ukládá, nakonec propíchne membránu a způsobí zkrat baterie, což způsobí bezpečnostní problémy baterie.

Ovlivňující faktory:

Hlavními faktory ovlivňujícími tvorbu dendritického lithia jsou drsnost povrchu anody, koncentrační gradient lithného iontu a proudová hustota atd. Kromě toho SEI film, typ elektrolytu, koncentrace rozpuštěné látky a efektivní vzdálenost mezi kladnými ionty. a záporné elektrody mají všechny určitý vliv na tvorbu dendritického lithia.

1. Negativní drsnost povrchu

Drsnost povrchu záporné elektrody ovlivňuje tvorbu dendritického lithia a čím je povrch hrubší, tím více přispívá k tvorbě dendritického lithia. Tvorba dendritového lithia zahrnuje čtyři hlavní obsahy, včetně elektrochemie, krystalologie, termodynamiky a kinetiky, které jsou podrobně popsány v článku Davida R. Elyho.

2. Gradient a distribuce koncentrace lithiových iontů

Po úniku z kladného materiálu procházejí ionty lithia elektrolytem a membránou a přijímají elektrony na záporné elektrodě. Během nabíjecího procesu se koncentrace iontů lithia v kladné elektrodě postupně zvyšuje, zatímco koncentrace iontů lithia v záporné elektrodě klesá v důsledku neustálého přijímání elektronů. Ve zředěném roztoku s vysokou proudovou hustotou je koncentrace iontů nulová. Model vytvořený Chazalvielem a Chazalvielem ukazuje, že když se koncentrace iontů sníží na 0, negativní elektroda vytvoří místní prostorový náboj a vytvoří dendritovou strukturu. Rychlost růstu dendritové struktury je stejná jako rychlost migrace iontů v elektrolytu.

3. Proudová hustota

V článku Dendrite Growth in Lithium/Polymer Systems se autor domnívá, že rychlost růstu špičky dendritu Lithium úzce souvisí s proudovou hustotou, jak ukazuje následující rovnice:

Obrázek

Pokud se proudová hustota sníží, růst dendritového lithia může být do určité míry zpožděn, jak je znázorněno na obrázku níže:

Obrázek

Jak se vyhnout:

Mechanismus tvorby dendritického lithia je stále jasný, ale existují různé modely růstu kovového lithia. Podle faktorů tvorby a ovlivňujících faktorů dendritického lithia lze tvorbě dendritického lithia zabránit z následujících hledisek:

1. Kontrolujte rovinnost povrchu materiálu anody.

2. Velikost záporných částic by měla být menší než kritický termodynamický poloměr.

3. Kontrolujte smáčivost elektrolytického vylučování.

4. Omezte potenciál galvanického pokovování pod kritickou hodnotu. Tradiční mechanismus nabíjení a vybíjení lze navíc vylepšit, lze například uvažovat o pulzním režimu.

5. Přidejte přísady elektrolytu, které stabilizují rozhraní záporného elektrolytu

6. Vyměňte kapalný elektrolyt za vysoce pevný gel/pevný elektrolyt

7. Vytvořte povrchovou ochrannou vrstvu z vysoce pevné lithiové anody

Na závěr zbývají dvě otázky k diskusi na konci článku:

1. Kde probíhá elektrochemická reakce iontů lithia? Jedním z nich je, že ionty lithia na povrchu grafitové elektrochemické reakce po přenosu pevné hmoty, aby dosáhly stavu nasycení. Za druhé, ionty lithia migrují do grafitových vrstev přes hranice zrn grafitových mikrokrystalů a reagují v grafitu.

2. Reagují ionty lithia s grafitem za vzniku sloučeniny uhlíku lithia a dendritu lithia synchronně nebo postupně?

Vítejte v diskuzi, zanechte zprávu ~