Dendritisches Lithium bedeutet einfach, dass, wenn die in Graphit eingebettete Lithiummenge seine Toleranz überschreitet, sich die überschüssigen Lithiumionen mit Elektronen verbinden, die von der negativen Elektrode kommen, und beginnen, sich auf der Oberfläche der negativen Elektrode abzulagern. Beim Aufladen der Batterie, eine Spannung von der Außenwelt und die internen Lithium-Ionen-Anodenmaterialien in das Elektrolytmedium austreten, bewegen sich Lithium-Ionen-Elektrolyt auch unter der Bedingung der Spannungsdifferenz zwischen der Außenwelt zur Kohlenstoffschicht , da Graphit ein geschichteter Kanal ist, tritt Lithium-Lithium mit Kohlenstoff in den Kanal ein, um Kohlenstoffverbindungen zu bilden, es werden interlaminare Verbindungen von LiCx (x = 1 ~ 6) Graphit gebildet. Die elektrochemische Reaktion an der Anode einer Lithiumbatterie kann wie folgt ausgedrückt werden:

In dieser Formel haben Sie einen Parameter, das Bild, und wenn Sie die beiden zum Bild addieren, erhalten Sie Dendriten-Lithium. Hier gibt es ein Konzept, mit dem jeder vertraut ist, Graphit-Interlaminarverbindungen. Interlamellare Graphitverbindungen (kurz GICs) sind kristalline Verbindungen, bei denen nicht kohlenstoffhaltige Reaktanten durch physikalische oder chemische Mittel in Graphitschichten eingebracht werden, um sich mit hexagonalen Netzwerkebenen aus Kohlenstoff zu verbinden, während die Graphitlamellenstruktur erhalten bleibt.

Merkmale:

Dendritisches Lithium wird im Allgemeinen an der Kontaktstelle des Diaphragmas und des Minuspols abgeschieden. Studenten, die Erfahrung mit der Demontage von Batterien haben, sollten oft eine graue Materialschicht auf der Membran vorfinden. Ja, das ist Lithium. Dendriten-Lithium ist Lithiummetall, das gebildet wird, nachdem das Lithiumion Elektronen aufgenommen hat. Lithiummetall kann keine Lithiumionen mehr bilden, um an der Lade- und Entladereaktion der Batterie teilzunehmen, was zu einer Verringerung der Batteriekapazität führt. Dendritisches Lithium wächst von der Oberfläche der negativen Elektrode zum Diaphragma hin. Wenn ständig Lithiummetall abgelagert wird, durchdringt es schließlich das Diaphragma und verursacht einen Kurzschluss der Batterie, was zu Sicherheitsproblemen der Batterie führt.

Beeinflussende Faktoren:

Die Hauptfaktoren, die die Bildung von Dendriten-Lithium beeinflussen, sind die Rauheit der Anodenoberfläche, der Konzentrationsgradient von Lithiumionen und die Stromdichte usw. Darüber hinaus SEI-Film, die Art des Elektrolyten, die Konzentration der gelösten Stoffe und der effektive Abstand zwischen den positiven und negative Elektroden haben alle einen gewissen Einfluss auf die Bildung von Dendriten-Lithium.

1. Negative Oberflächenrauheit

Die Rauheit der negativen Elektrodenoberfläche beeinflusst die Bildung von Dendriten-Lithium, und je rauer die Oberfläche ist, desto förderlicher ist sie für die Bildung von Dendriten-Lithium. Die Bildung von Dendriten-Lithium umfasst vier Hauptinhalte, darunter Elektrochemie, Kristallologie, Thermodynamik und Kinetik, die im Artikel von David R. Ely ausführlich beschrieben werden.

2. Gradient und Verteilung der Lithiumionenkonzentration

Nach dem Entweichen aus dem positiven Material passieren die Lithiumionen den Elektrolyten und die Membran, um Elektronen an der negativen Elektrode aufzunehmen. Während des Ladevorgangs steigt die Konzentration der Lithiumionen in der positiven Elektrode allmählich an, während die Konzentration der Lithiumionen in der negativen Elektrode durch die kontinuierliche Aufnahme von Elektronen abnimmt. In einer verdünnten Lösung mit hoher Stromdichte wird die Ionenkonzentration Null. Das von Chazalviel und Chazalviel aufgestellte Modell zeigt, dass, wenn die Ionenkonzentration auf 0 reduziert wird, die negative Elektrode eine lokale Raumladung bildet und eine Dendritenstruktur bildet. Die Wachstumsrate der Dendritenstruktur ist die gleiche wie die der Ionenwanderungsrate im Elektrolyten.

3. Stromdichte

In dem Artikel Dendrite Growth in Lithium/Polymer Systems glaubt der Autor, dass die Wachstumsrate der Spitze von Dendrite Lithium eng mit der Stromdichte zusammenhängt, wie in der folgenden Gleichung gezeigt:

Das Bild

Wird die Stromdichte reduziert, kann das Wachstum von Dendriten Lithium bis zu einem gewissen Grad verzögert werden, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:

Das Bild

Wie man vermeidet:

Der Bildungsmechanismus von Dendriten-Lithium ist noch klar, aber es gibt verschiedene Wachstumsmodelle für Lithiummetall. Je nach Bildung und Einflussfaktoren von Dendriten-Lithium kann die Bildung von Dendriten-Lithium unter folgenden Gesichtspunkten vermieden werden:

1. Kontrollieren Sie die Oberflächenebenheit des Anodenmaterials.

2. Die Größe der negativen Partikel sollte kleiner als der kritische thermodynamische Radius sein.

3. Kontrollieren Sie die Benetzbarkeit der Elektroabscheidung.

4. Begrenzen Sie das Galvanisierpotential unter den kritischen Wert. Darüber hinaus kann der traditionelle Lade- und Entlademechanismus verbessert werden, beispielsweise kann der Pulsmodus in Betracht gezogen werden.

5. Fügen Sie Elektrolytadditive hinzu, die die negative Elektrolytgrenzfläche stabilisieren

6. Flüssigelektrolyt durch hochfestes Gel/Festelektrolyt ersetzen

7. Stellen Sie die Oberflächenschutzschicht der hochfesten Lithiumanode her

Am Ende des Artikels bleiben noch zwei Fragen zur Diskussion:

1. Wo findet die elektrochemische Reaktion von Lithiumionen statt? Einer ist, dass Lithium-Ionen auf der Oberfläche der Graphit-Elektrochemische Reaktion nach dem Feststoff-Massentransfer den Sättigungszustand erreichen. Zweitens wandern Lithiumionen durch Korngrenzen von Graphitmikrokristallen in Graphitschichten und reagieren in Graphit.

2. Reagieren Lithiumionen mit Graphit, um eine Lithium-Kohlenstoff-Verbindung zu bilden und Lithium synchron oder sequentiell zu Dendriten?

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