Dendriittilitium tarkoittaa yksinkertaisesti sitä, että kun grafiittiin upotetun litiumin määrä ylittää sen toleranssin, ylimääräiset litiumionit yhdistyvät negatiiviselta elektrodilta tuleviin elektroneihin ja alkavat kerrostua negatiivisen elektrodin pinnalle. Akun latausprosessissa ulkomaailmasta tuleva jännite ja sisäiset litiumioni-anodimateriaalit nousevat elektrolyyttiväliaineeseen, litiumionien elektrolyytti myös ulkomaailman ja hiilikerroksen välisen jännite-eron ehdoilla. , koska grafiitti on kerroksellinen kanava, litiumlitium tulee kanavaan hiilen kanssa muodostaen hiiliyhdisteitä, muodostuu LiCx (x=1~6) grafiittien välisiä yhdisteitä. Litiumakun anodin sähkökemiallinen reaktio voidaan ilmaista seuraavasti:

Tässä kaavassa sinulla on yksi parametri, kuva, ja jos lisäät nämä kaksi yhteen kuvan, saat dendriittilitiumia. Tässä on konsepti, joka on kaikille tuttu, grafiittilaminaariset yhdisteet. Grafiittilamellaariset yhdisteet (lyhyesti GIC:t) ovat kiteisiä yhdisteitä, joissa ei-hiilipitoisia lähtöaineita lisätään grafiittikerroksiin fysikaalisin tai kemiallisin keinoin, jotta ne yhdistyvät kuusikulmaisten hiilen verkkotasojen kanssa säilyttäen samalla grafiitin lamellirakenne.

Ominaisuudet:

Dendriittilitiumia kerrostuu yleensä kalvon ja negatiivisen navan kosketuskohtaan. Opiskelijoiden, joilla on kokemusta akkujen purkamisesta, tulisi usein löytää kerros harmaata materiaalia kalvosta. Kyllä, se on litiumia. Dendriittilitium on litiummetalli, joka muodostuu sen jälkeen, kun litiumioni on vastaanottanut elektronin. Litiummetalli ei voi enää muodostaa litiumionia osallistuakseen akun lataus- ja purkausreaktioon, mikä johtaa akun kapasiteetin vähenemiseen. Dendriittilitium kasvaa negatiivisen elektrodin pinnalta kohti kalvoa. Jos litiummetallia kertyy jatkuvasti, se lävistää lopulta kalvon ja aiheuttaa akun oikosulun, mikä aiheuttaa akun turvallisuusongelmia.

Vaikuttavat tekijät:

Tärkeimmät dendriittilitiumin muodostumiseen vaikuttavat tekijät ovat anodin pinnan karheus, litiumionien pitoisuusgradientti ja virrantiheys jne. Lisäksi SEI-kalvo, elektrolyytin tyyppi, liuenneen aineen pitoisuus ja tehollinen etäisyys positiivisten välillä ja negatiivisilla elektrodeilla on kaikilla tietty vaikutus dendriittilitiumin muodostumiseen.

1. Negatiivinen pinnan karheus

Negatiivisen elektrodin pinnan karheus vaikuttaa dendriittilitiumin muodostumiseen, ja mitä karheampi pinta on, sitä suotuisampi se on dendriittilitiumin muodostumiselle. Dendriittilitiumin muodostumiseen liittyy neljä pääsisältöä, mukaan lukien sähkökemia, kiteologia, termodynamiikka ja kinetiikka, jotka on kuvattu yksityiskohtaisesti David R. Elyn artikkelissa.

2. Litiumionipitoisuuden gradientti ja jakautuminen

Positiivisesta materiaalista pakenemisen jälkeen litiumionit kulkevat elektrolyytin ja kalvon läpi vastaanottaakseen elektroneja negatiivisella elektrodilla. Latausprosessin aikana litiumionien pitoisuus positiivisessa elektrodissa kasvaa vähitellen, kun taas litiumionien pitoisuus negatiivisessa elektrodissa laskee elektronien jatkuvan vastaanottamisen vuoksi. Laimeassa liuoksessa, jossa on korkea virrantiheys, ionipitoisuus on nolla. Chazalvielin ja Chazalvielin laatima malli osoittaa, että kun ionipitoisuus lasketaan nollaan, negatiivinen elektrodi muodostaa paikallisen tilavarauksen ja muodostaa dendriittirakenteen. Dendriittirakenteen kasvunopeus on sama kuin ionien kulkeutumisnopeus elektrolyytissä.

3. Virran tiheys

Artikkelissa Dendrite Growth in Lithium/Polymer Systems kirjoittaja uskoo, että dendriittilitiumin kärjen kasvunopeus liittyy läheisesti virrantiheyteen, kuten seuraava yhtälö osoittaa:

Kuva

Jos virrantiheyttä pienennetään, dendriittilitiumin kasvu voi viivästyä jonkin verran, kuten alla olevasta kuvasta näkyy:

Kuva

Kuinka välttää:

Dendriittilitiumin muodostumismekanismi on edelleen selvä, mutta litiummetallin kasvumalleja on useita. Dendriittilitiumin muodostumisen ja vaikuttavien tekijöiden mukaan dendriittilitiumin muodostuminen voidaan välttää seuraavista näkökohdista:

1. Säädä anodimateriaalin pinnan tasaisuutta.

2. Negatiivisten hiukkasten koon tulee olla pienempi kuin kriittinen termodynaaminen säde.

3. Ohjaa sähkösaostuksen kostuvuutta.

4. Rajoita galvanointipotentiaali kriittisen arvon alapuolelle. Lisäksi perinteistä lataus- ja purkumekanismia voidaan parantaa, esimerkiksi pulssitilaa voidaan harkita.

5. Lisää elektrolyyttilisäaineita, jotka stabiloivat negatiivisen elektrolyytin rajapinnan

6. Vaihda nestemäinen elektrolyytti vahvaan geeliin/kiinteään elektrolyytiin

7. Aseta pintasuojakerros korkean lujuuden litiumanodista

Lopuksi kaksi kysymystä jätetään keskusteluun artikkelin lopussa:

1. Missä on litiumionien sähkökemiallinen reaktio? Yksi on, että litium-ionit pinnalla grafiitin sähkökemiallisen reaktion jälkeen kiinteän aineen siirron, saavuttaa kyllästystilaan. Toiseksi litiumionit siirtyvät grafiittikerroksiin grafiittimikrokiteiden raerajojen läpi ja reagoivat grafiitissa.

2. Reagoivatko litiumionit grafiitin kanssa muodostaen litiumhiiliyhdistettä ja dendriittilitiumia synkronisesti vai peräkkäin?

Tervetuloa keskustelemaan, jätä viesti ~