Litio dendrita simplemente significa que cuando la cantidad de litio incrustado en el grafito excede su tolerancia, el exceso de iones de litio se combinará con los electrones provenientes del electrodo negativo y comenzarán a depositarse en la superficie del electrodo negativo. En el proceso de recarga de la batería, un voltaje del exterior del mundo y los materiales internos del ánodo de iones de litio emergen en el medio electrolítico, el electrolito de iones de litio también se mueve bajo la condición de diferencia de voltaje entre el mundo exterior y la capa de carbono. , debido a que el grafito es un canal en capas, el litio-litio entrará en el canal con carbono para formar compuestos de carbono, se forman compuestos interlaminares de grafito LiCx (x = 1 ~ 6). La reacción electroquímica en el ánodo de la batería de litio se puede expresar de la siguiente manera:

En esta fórmula, tiene un parámetro, la imagen, y si suma los dos en la imagen, obtiene dendrita litio. Aquí hay un concepto con el que todo el mundo está familiarizado, compuestos interlaminares de grafito. Los compuestos interlaminares de grafito (GIC para abreviar) son compuestos cristalinos en los que los reactivos no carbonosos se insertan en capas de grafito por medios físicos o químicos para combinarlos con planos de red hexagonales de carbono mientras se mantiene la estructura laminar de grafito.

Características:

El litio dendrita generalmente se deposita en la posición de contacto del diafragma y el polo negativo. Los estudiantes que tienen experiencia en el desmontaje de baterías a menudo deben encontrar una capa de material gris en el diafragma. Sí, eso es litio. El litio dendrita es un metal de litio que se forma después de que los iones de litio reciben electrones. El metal de litio ya no puede formar iones de litio para participar en la reacción de carga y descarga de la batería, lo que resulta en la reducción de la capacidad de la batería. El litio dendrita crece desde la superficie del electrodo negativo hacia el diafragma. Si el metal de litio se deposita continuamente, eventualmente perforará el diafragma y provocará un cortocircuito en la batería, lo que provocará problemas de seguridad en la batería.

Factores de influencia:

Los principales factores que afectan la formación de dendrita de litio son la rugosidad de la superficie del ánodo, el gradiente de concentración de iones de litio y la densidad de corriente, etc. Además, la película SEI, el tipo de electrolito, la concentración de soluto y la distancia efectiva entre los positivos y los electrodos negativos tienen todos una cierta influencia en la formación de dendrita de litio.

1. Rugosidad superficial negativa

La rugosidad de la superficie del electrodo negativo afecta la formación de dendrita de litio, y cuanto más rugosa es la superficie, más propicia es la formación de dendrita de litio. La formación de dendrita de litio implica cuatro contenidos principales, que incluyen electroquímica, cristología, termodinámica y cinética, que se describen en detalle en el artículo de David R. Ely.

2. Gradiente y distribución de la concentración de iones de litio

Después de escapar del material positivo, los iones de litio pasan a través del electrolito y la membrana para recibir electrones en el electrodo negativo. Durante el proceso de carga, la concentración de iones de litio en el electrodo positivo aumenta gradualmente, mientras que la concentración de iones de litio en el electrodo negativo disminuye debido a la aceptación continua de electrones. En una solución diluida con alta densidad de corriente, la concentración de iones se vuelve cero. El modelo establecido por Chazalviel y Chazalviel muestra que cuando la concentración de iones se reduce a 0, el electrodo negativo formará una carga espacial local y formará una estructura dendrítica. La tasa de crecimiento de la estructura dendrita es la misma que la tasa de migración de iones en el electrolito.

3. Densidad de corriente

En el artículo Dendrite Growth in Lithium / Polymer Systems, el autor cree que la tasa de crecimiento de la punta de Dendrite Lithium está estrechamente relacionada con la densidad de corriente, como se muestra en la siguiente ecuación:

La imagen

Si se reduce la densidad de corriente, el crecimiento de la dendrita de litio se puede retrasar hasta cierto punto, como se muestra en la siguiente figura:

La imagen

Como evitar:

El mecanismo de formación de la dendrita de litio aún está claro, pero existen varios modelos de crecimiento del metal litio. Según la formación y los factores de influencia del litio dendrita, la formación de litio dendrita se puede evitar a partir de los siguientes aspectos:

1. Controle la planitud de la superficie del material del ánodo.

2. El tamaño de las partículas negativas debe ser menor que el radio termodinámico crítico.

3. Controle la humectabilidad de la electrodeposición.

4. Limite el potencial de galvanoplastia por debajo del valor crítico. Además, se puede mejorar el mecanismo tradicional de carga y descarga, por ejemplo, se puede considerar el modo de pulso.

5. Agregue aditivos de electrolitos que estabilicen la interfaz de electrolitos negativos

6. Reemplace el electrolito líquido con gel / electrolito sólido de alta resistencia

7. Establecer la capa de protección de la superficie del ánodo de litio de alta resistencia.

Finalmente, se dejan dos preguntas para discusión al final del artículo:

1. ¿Dónde está la reacción electroquímica de los iones de litio? Uno es que los iones de litio en la superficie de la reacción electroquímica de grafito después de la transferencia de masa sólida, para alcanzar el estado de saturación. En segundo lugar, los iones de litio migran a las capas de grafito a través de los límites de grano de los microcristales de grafito y reaccionan en el grafito.

2. ¿Reaccionan los iones de litio con el grafito para formar un compuesto de carbono de litio y dendrita de litio de forma sincrónica o secuencial?

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