Dendrite litio significa semplicemente che quando la quantità di litio incorporata nella grafite supera la sua tolleranza, gli ioni di litio in eccesso si combinano con gli elettroni provenienti dall’elettrodo negativo e iniziano a depositarsi sulla superficie dell’elettrodo negativo. Nel processo di ricarica della batteria, una tensione dall’esterno del mondo e i materiali interni dell’anodo di ioni di litio per emergere nel mezzo elettrolitico, l’elettrolita di ioni di litio anche a condizione della differenza di tensione tra il mondo esterno allo strato di carbonio si sposta , poiché la grafite è un canale a strati, il litio litio entrerà nel canale con il carbonio per formare composti di carbonio, si formano composti interlaminari di grafite LiCx (x=1~6). La reazione elettrochimica sull’anodo della batteria al litio può essere espressa come segue:

In questa formula, hai un parametro, l’immagine, e se aggiungi i due insieme l’immagine, ottieni il litio dendrite. C’è un concetto che tutti conoscono, i composti interlaminari di grafite. I composti interlamellari di grafite (in breve GIC) sono composti cristallini in cui i reagenti non carboniosi vengono inseriti negli strati di grafite con mezzi fisici o chimici per combinarsi con piani di rete esagonali di carbonio mantenendo la struttura lamellare di grafite.

Caratteristiche:

Il litio dendritico si deposita generalmente sulla posizione di contatto del diaframma e del polo negativo. Gli studenti che hanno esperienza nello smontaggio delle batterie dovrebbero spesso trovare uno strato di materiale grigio sul diaframma. Sì, è litio. Il litio dendrite è un metallo di litio formato dopo che lo ione di litio riceve l’elettrone. Il metallo di litio non può più formare ioni di litio per partecipare alla reazione di carica e scarica della batteria, con conseguente riduzione della capacità della batteria. Il litio dendritico cresce dalla superficie dell’elettrodo negativo verso il diaframma. Se il metallo di litio viene depositato continuamente, alla fine perforerà il diaframma e causerà un cortocircuito della batteria, causando problemi di sicurezza della batteria.

Fattori influenzanti:

I principali fattori che influenzano la formazione del litio dendrite sono la rugosità della superficie dell’anodo, il gradiente di concentrazione degli ioni di litio e la densità di corrente, ecc. Inoltre, il film SEI, il tipo di elettrolita, la concentrazione di soluto e la distanza effettiva tra il positivo e gli elettrodi negativi hanno tutti una certa influenza sulla formazione del litio dendrite.

1. Rugosità superficiale negativa

La rugosità della superficie dell’elettrodo negativo influisce sulla formazione di litio dendrite e più la superficie è ruvida, più è favorevole alla formazione di litio dendrite. La formazione del litio dendrite coinvolge quattro contenuti principali, tra cui elettrochimica, cristologia, termodinamica e cinetica, descritti in dettaglio nell’articolo di David R. Ely.

2. Gradiente e distribuzione della concentrazione di ioni di litio

Dopo essere fuggiti dal materiale positivo, gli ioni di litio passano attraverso l’elettrolita e la membrana per ricevere gli elettroni sull’elettrodo negativo. Durante il processo di carica, la concentrazione di ioni di litio nell’elettrodo positivo aumenta gradualmente, mentre la concentrazione di ioni di litio nell’elettrodo negativo diminuisce a causa della continua accettazione di elettroni. In una soluzione diluita con alta densità di corrente, la concentrazione di ioni diventa zero. Il modello stabilito da Chazalviel e Chazalviel mostra che quando la concentrazione di ioni viene ridotta a 0, l’elettrodo negativo formerà una carica spaziale locale e formerà una struttura dendritica. Il tasso di crescita della struttura dendrite è lo stesso di quello della migrazione ionica nell’elettrolita.

3. Densità di corrente

Nell’articolo Dendrite Growth in Lithium/Polymer Systems, l’autore ritiene che il tasso di crescita della punta di Dendrite Lithium sia strettamente correlato alla densità di corrente, come mostrato nella seguente equazione:

La foto

Se la densità di corrente viene ridotta, la crescita del litio dendrite può essere ritardata in una certa misura, come mostrato nella figura seguente:

La foto

Come evitare:

Il meccanismo di formazione del litio dendrite è ancora chiaro, ma esistono vari modelli di crescita del litio metallico. In base alla formazione e ai fattori di influenza del litio dendrite, la formazione di litio dendrite può essere evitata dai seguenti aspetti:

1. Controllare la planarità della superficie del materiale dell’anodo.

2. La dimensione delle particelle negative dovrebbe essere inferiore al raggio termodinamico critico.

3. Controllare la bagnabilità dell’elettrodeposizione.

4. Limitare il potenziale galvanico al di sotto del valore critico. Inoltre, è possibile migliorare il tradizionale meccanismo di carica e scarica, ad esempio si può prendere in considerazione la modalità a impulsi.

5. Aggiungere additivi elettrolitici che stabilizzano l’interfaccia negativo-elettrolita

6. Sostituire l’elettrolita liquido con gel/elettrolita solido ad alta resistenza

7. Stabilire lo strato di protezione superficiale dell’anodo di litio ad alta resistenza

Alla fine dell’articolo, infine, restano da discutere due domande:

1. Dov’è la reazione elettrochimica degli ioni di litio? Uno è che gli ioni di litio sulla superficie della reazione elettrochimica di grafite dopo il trasferimento di massa solida, per raggiungere lo stato di saturazione. In secondo luogo, gli ioni di litio migrano negli strati di grafite attraverso i bordi dei grani dei microcristalli di grafite e reagiscono nella grafite.

2. Gli ioni di litio reagiscono con la grafite per formare un composto di litio e carbonio e litio dendrite in modo sincrono o sequenziale?

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