Dendrite lithium simply means that when the amount of lithium embedded in graphite exceeds its tolerance, the excess lithium ions will combine with electrons coming from the negative electrode and begin to deposit on the surface of the negative electrode. In the process of recharge the battery, a voltage from the outside the world and the internal lithium ion anode materials to emerge into the electrolyte medium, electrolyte of lithium ion also under the condition of the voltage difference between the outside world to the carbon layer move, because the graphite is a layered channel, lithium lithium will enter the channel with carbon to form carbon compounds, LiCx (x=1~6) graphite interlaminar compounds are formed. The electrochemical reaction on the anode of lithium battery can be expressed as follows:

U ovoj formuli imate jedan parametar, sliku, a ako ta dva zbrojite sliku, dobit ćete dendritni litij. Ovdje postoji koncept koji je svima poznat, grafitni interlaminarni spojevi. Grafitni interlamelarni spojevi (skraćeno GIC) su kristalni spojevi u kojima se neugljični reaktanti ubacuju u grafitne slojeve fizičkim ili kemijskim putem kako bi se kombinirali s heksagonalnim mrežnim ravninama ugljika uz zadržavanje grafitne lamelarne strukture.

Značajke:

Dendrite lithium is generally deposited on the contact position of the diaphragm and the negative pole. Students who have experience in dismantling batteries should often find a layer of gray material on the diaphragm. Yes, that is lithium. Dendrite lithium is lithium metal formed after lithium ion receives electron. Lithium metal can no longer form lithium ion to participate in the charge and discharge reaction of battery, resulting in the reduction of battery capacity. Dendrite lithium grows from the surface of the negative electrode toward the diaphragm. If lithium metal is continuously deposited, it will eventually Pierce the diaphragm and cause battery short circuit, causing battery safety problems.

Čimbenici utjecaja:

Glavni čimbenici koji utječu na stvaranje dendritnog litija su hrapavost površine anode, gradijent koncentracije litijevog iona i gustoća struje, itd. Osim toga, SEI film, vrsta elektrolita, koncentracija otopljene tvari i efektivna udaljenost između pozitivnih i negativne elektrode sve imaju određeni utjecaj na stvaranje dendritnog litija.

1. Negativna hrapavost površine

Hrapavost površine negativne elektrode utječe na stvaranje dendritnog litija, a što je površina hrapavija, to je pogodnija za stvaranje dendritnog litija. Stvaranje dendritnog litija uključuje četiri glavna sadržaja, uključujući elektrokemiju, kristalologiju, termodinamiku i kinetiku, koji su detaljno opisani u članku Davida R. Elyja.

2. Gradijent i raspodjela koncentracije litijevih iona

Nakon bijega iz pozitivnog materijala, litijevi ioni prolaze kroz elektrolit i membranu kako bi primili elektrone na negativnoj elektrodi. Tijekom procesa punjenja koncentracija litijevih iona u pozitivnoj elektrodi postupno raste, dok se koncentracija litijevih iona u negativnoj elektrodi smanjuje zbog kontinuiranog prihvaćanja elektrona. U razrijeđenoj otopini visoke gustoće struje koncentracija iona postaje nula. Model koji su uspostavili Chazalviel i Chazalviel pokazuje da kada se koncentracija iona smanji na 0, negativna elektroda će formirati lokalni prostorni naboj i formirati dendritnu strukturu. Brzina rasta strukture dendrita je ista kao i brzina migracije iona u elektrolitu.

3. Gustoća struje

U članku Rast dendrita u litij/polimernim sustavima, autor vjeruje da je stopa rasta vrha dendrita litija usko povezana s gustoćom struje, kao što je prikazano u sljedećoj jednadžbi:

Slika

Ako se gustoća struje smanji, rast dendritnog litija može se u određenoj mjeri odgoditi, kao što je prikazano na donjoj slici:

Slika

Kako izbjeći:

Mehanizam nastanka dendritnog litija je još uvijek jasan, ali postoje različiti modeli rasta metalnog litija. Prema tvorbi i čimbenicima utjecaja dendritnog litija, stvaranje dendritnog litija može se izbjeći iz sljedećih aspekata:

1. Kontrolirajte ravnost površine anodnog materijala.

2. Veličina negativnih čestica treba biti manja od kritičnog termodinamičkog radijusa.

3. Control the wettability of electrodeposition.

4. Ograničite potencijal galvanizacije ispod kritične vrijednosti. Osim toga, tradicionalni mehanizam punjenja i pražnjenja može se poboljšati, na primjer, može se razmotriti pulsni način rada.

5. Dodajte aditive za elektrolit koji stabiliziraju sučelje negativnog elektrolita

6. Zamijenite tekući elektrolit gelom/čvrstim elektrolitom visoke čvrstoće

7. Postavite površinski zaštitni sloj litijeve anode visoke čvrstoće

Konačno, dva su pitanja ostavljena za raspravu na kraju članka:

1. Gdje je elektrokemijska reakcija litijevih iona? Jedan je da litijevi ioni na površini grafita elektrokemijske reakcije nakon prijenosa čvrste mase, dosegnu stanje zasićenja. Drugo, litijevi ioni migriraju u slojeve grafita kroz granice zrna mikrokristala grafita i reagiraju u grafitu.

2. Reagiraju li litijevi ioni s grafitom da bi tvorili litijev ugljični spoj i dendritni litij sinkrono ili uzastopno?

Dobrodošli na raspravu, ostavite poruku ~