Litium dendrit berarti bahwa ketika jumlah litium yang tertanam dalam grafit melebihi toleransinya, ion litium berlebih akan bergabung dengan elektron yang berasal dari elektroda negatif dan mulai mengendap di permukaan elektroda negatif. Dalam proses mengisi ulang baterai, tegangan dari dunia luar dan bahan anoda lithium ion internal muncul ke media elektrolit, elektrolit lithium ion juga di bawah kondisi perbedaan tegangan antara dunia luar ke lapisan karbon bergerak , karena grafit adalah saluran berlapis, lithium lithium akan masuk ke saluran dengan karbon untuk membentuk senyawa karbon, LiCx (x=1~6) senyawa interlaminar grafit terbentuk. Reaksi elektrokimia pada anoda baterai lithium dapat dinyatakan sebagai berikut:

Dalam rumus ini, Anda memiliki satu parameter, gambar, dan jika Anda menambahkan keduanya bersama gambar, Anda mendapatkan lithium dendrit. Ada konsep di sini yang semua orang kenal, senyawa interlaminar grafit. Senyawa interlamelar grafit (disingkat GIC) adalah senyawa kristal di mana reaktan non-karbon dimasukkan ke dalam lapisan grafit dengan cara fisik atau kimia untuk bergabung dengan bidang jaringan heksagonal karbon sambil mempertahankan struktur pipih grafit.

Fitur:

Litium dendrit umumnya diendapkan pada posisi kontak diafragma dan kutub negatif. Siswa yang memiliki pengalaman dalam membongkar baterai harus sering menemukan lapisan bahan abu-abu pada diafragma. Ya, itu adalah litium. Litium dendrit adalah logam litium yang terbentuk setelah ion litium menerima elektron. Logam litium tidak dapat lagi membentuk ion litium untuk ikut serta dalam reaksi pengisian dan pengosongan baterai, yang mengakibatkan pengurangan kapasitas baterai. Litium dendrit tumbuh dari permukaan elektroda negatif menuju diafragma. Jika logam lithium terus disimpan, pada akhirnya akan menembus diafragma dan menyebabkan korsleting baterai, menyebabkan masalah keamanan baterai.

Faktor yang mempengaruhi:

Faktor utama yang mempengaruhi pembentukan dendrit lithium adalah kekasaran permukaan anoda, gradien konsentrasi ion lithium dan rapat arus, dll. Selain itu, film SEI, jenis elektrolit, konsentrasi zat terlarut dan jarak efektif antara positif dan elektroda negatif semuanya memiliki pengaruh tertentu pada pembentukan litium dendrit.

1. Kekasaran permukaan negatif

Kekasaran permukaan elektroda negatif mempengaruhi pembentukan litium dendrit, dan semakin kasar permukaannya, semakin kondusif untuk pembentukan litium dendrit. Pembentukan lithium dendrit melibatkan empat kandungan utama, termasuk elektrokimia, kristal, termodinamika dan kinetika, yang dijelaskan secara rinci dalam artikel David R. Ely.

2. Gradien dan distribusi konsentrasi ion lithium

Setelah lepas dari bahan positif, ion litium melewati elektrolit dan membran untuk menerima elektron pada elektroda negatif. Selama proses pengisian, konsentrasi ion lithium di elektroda positif secara bertahap meningkat, sedangkan konsentrasi ion lithium di elektroda negatif berkurang karena penerimaan elektron secara terus menerus. Dalam larutan encer dengan rapat arus tinggi, konsentrasi ion menjadi nol. Model yang dibuat oleh Chazalviel dan Chazalviel menunjukkan bahwa ketika konsentrasi ion dikurangi menjadi 0, elektroda negatif akan membentuk muatan ruang lokal dan membentuk struktur dendrit. Laju pertumbuhan struktur dendrit sama dengan laju migrasi ion dalam elektrolit.

3. Kepadatan arus

Dalam artikel Pertumbuhan Dendrit dalam Sistem Litium/Polimer, penulis berpendapat bahwa Laju Pertumbuhan ujung Litium Dendrit berkaitan erat dengan rapat arus, seperti terlihat pada persamaan berikut:

Gambar

Jika kerapatan arus dikurangi, pertumbuhan litium dendrit dapat ditunda sampai batas tertentu, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Gambar

Bagaimana menghindari:

Mekanisme pembentukan lithium dendrit masih jelas, tetapi ada berbagai model pertumbuhan logam lithium. Menurut pembentukan dan faktor-faktor yang mempengaruhi litium dendrit, pembentukan litium dendrit dapat dihindari dari aspek-aspek berikut:

1. Kontrol kerataan permukaan bahan anoda.

2. Ukuran partikel negatif harus lebih kecil dari jari-jari termodinamika kritis.

3. Mengontrol keterbasahan elektrodeposisi.

4. Batasi potensial elektroplating di bawah nilai kritis. Selain itu, mekanisme pengisian dan pengosongan tradisional dapat ditingkatkan, misalnya, mode pulsa dapat dipertimbangkan.

5. Tambahkan aditif elektrolit yang menstabilkan antarmuka elektrolit negatif

6. Ganti elektrolit cair dengan gel kekuatan tinggi/elektrolit padat

7. Membangun lapisan perlindungan permukaan anoda lithium kekuatan tinggi

Akhirnya, dua pertanyaan tersisa untuk didiskusikan di akhir artikel:

1. Di mana reaksi elektrokimia ion lithium? Salah satunya adalah bahwa ion lithium pada permukaan grafit reaksi elektrokimia setelah perpindahan massa padat, untuk mencapai keadaan saturasi. Kedua, ion lithium bermigrasi ke lapisan grafit melalui batas butir mikrokristal grafit dan bereaksi dalam grafit.

2. Apakah ion litium bereaksi dengan grafit membentuk senyawa karbon litium dan litium dendrit secara serempak atau berurutan?

Selamat datang untuk berdiskusi, tinggalkan pesan ~