ליתיום דנדריט פירושו בפשטות שכאשר כמות הליתיום המוטבעת בגרפיט חורגת מהסבילות שלו, יוני הליתיום העודפים יתחברו לאלקטרונים המגיעים מהאלקטרודה השלילית ויתחילו להתמקם על פני האלקטרודה השלילית. בתהליך הטעינה מחדש של הסוללה, מתח מהעולם החיצוני וחומרי האנודה הפנימיים של ליתיום יון יוצאים לתוך תווך האלקטרוליט, אלקטרוליט של ליתיום יון נע גם בתנאי הפרש המתח בין העולם החיצון לשכבת הפחמן. , מכיוון שהגרפיט הוא תעלה מרובדת, ליתיום ליתיום ייכנס לתעלה עם פחמן ליצירת תרכובות פחמן, נוצרות תרכובות אינטרלמינריות של גרפיט (x=1~6). התגובה האלקטרוכימית על האנודה של סוללת הליתיום יכולה להתבטא באופן הבא:

בנוסחה זו, יש לך פרמטר אחד, התמונה, ואם תחבר את השניים יחד את התמונה, אתה מקבל ליתיום דנדריט. יש כאן מושג שכולם מכירים, תרכובות אינטרלמינריות של גרפיט. תרכובות בין-שכבות של גרפיט (בקיצור GICs) הן תרכובות גבישיות שבהן מגיבים שאינם פחמניים מוכנסים לשכבות גרפיט באמצעים פיזיקליים או כימיים לשילוב עם מישורי רשת משושה של פחמן תוך שמירה על מבנה למלרי גרפיט.

מאפיינים:

ליתיום דנדריט מופקד בדרך כלל על מיקום המגע של הסרעפת והקוטב השלילי. תלמידים שיש להם ניסיון בפירוק סוללות צריכים למצוא לרוב שכבה של חומר אפור על הסרעפת. כן, זה ליתיום. ליתיום דנדריט הוא מתכת ליתיום שנוצרת לאחר שיון ליתיום מקבל אלקטרון. מתכת ליתיום אינה יכולה יותר ליצור ליתיום יון כדי להשתתף בתגובת הטעינה והפריקה של הסוללה, וכתוצאה מכך להפחתת קיבולת הסוללה. ליתיום דנדריט צומח מפני השטח של האלקטרודה השלילית לכיוון הסרעפת. אם מתכת ליתיום מושקעת ברציפות, היא בסופו של דבר תנקב את הסרעפת ותגרום לקצר בסוללה, מה שיגרום לבעיות בטיחות בסוללה.

גורמים משפיעים:

הגורמים העיקריים המשפיעים על היווצרות ליתיום דנדריט הם החספוס של משטח האנודה, שיפוע הריכוז של יון הליתיום וצפיפות הזרם וכו’. בנוסף, סרט SEI, סוג האלקטרוליט, ריכוז המומסים והמרחק האפקטיבי בין החיובי ואלקטרודות שליליות לכולם יש השפעה מסוימת על היווצרות ליתיום דנדריט.

1. חספוס משטח שלילי

החספוס של משטח האלקטרודה השלילי משפיע על היווצרות ליתיום דנדריט, וככל שהמשטח מחוספס יותר, כך הוא תורם יותר להיווצרות ליתיום דנדריט. היווצרות ליתיום דנדריט כרוכה בארבעה תכנים עיקריים, כולל אלקטרוכימיה, קריסטולוגיה, תרמודינמיקה וקינטיקה, המתוארים בפירוט במאמרו של David R. Ely.

2. שיפוע והתפלגות ריכוז יוני הליתיום

לאחר בריחה מהחומר החיובי, יוני הליתיום עוברים דרך האלקטרוליט והממברנה כדי לקבל אלקטרונים באלקטרודה השלילית. בתהליך הטעינה ריכוז יוני הליתיום באלקטרודה החיובית עולה בהדרגה, בעוד שריכוז יוני הליתיום באלקטרודה השלילית יורד עקב קבלה מתמשכת של אלקטרונים. בתמיסה מדוללת עם צפיפות זרם גבוהה, ריכוז היונים הופך לאפס. המודל שהקימו חזאלוויאל וחזלביאל מראה שכאשר ריכוז היונים מופחת ל-0, האלקטרודה השלילית תיצור מטען חלל מקומי ותיצור מבנה דנדריט. קצב הגדילה של מבנה הדנדריט זהה לזה של קצב נדידת היונים באלקטרוליט.

3. צפיפות זרם

במאמר צמיחת דנדריט במערכות ליתיום/פולימר, המחבר מאמין שקצב הצמיחה של קצה דנדריט ליתיום קשור קשר הדוק לצפיפות הנוכחית, כפי שמוצג במשוואה הבאה:

התמונה

אם צפיפות הזרם מופחתת, הצמיחה של ליתיום דנדריט יכולה להתעכב במידה מסוימת, כפי שמוצג באיור שלהלן:

התמונה

איך להימנע:

מנגנון היווצרות של ליתיום דנדריט עדיין ברור, אך ישנם מודלים שונים של צמיחה של מתכת ליתיום. על פי היווצרות וגורמי ההשפעה של ליתיום דנדריט, ניתן להימנע מהיווצרות ליתיום דנדריט מההיבטים הבאים:

1. לשלוט על שטוחות פני השטח של חומר האנודה.

2. גודלם של חלקיקים שליליים צריך להיות קטן מהרדיוס התרמודינמי הקריטי.

3. לשלוט על הרטיבות של שיקוע האלקטרוני.

4. הגבל את פוטנציאל הציפוי מתחת לערך הקריטי. בנוסף, ניתן לשפר את מנגנון הטעינה והפריקה המסורתיים, למשל ניתן לשקול מצב דופק.

5. הוסף תוספי אלקטרוליטים המייצבים את ממשק שלילי-אלקטרוליט

6. החלף אלקטרוליט נוזלי בג’ל/אלקטרוליט מוצק בחוזק גבוה

7. קבע את שכבת ההגנה על פני השטח של אנודת ליתיום חוזק גבוה

לבסוף נותרו שתי שאלות לדיון בסוף המאמר:

1. היכן התגובה האלקטרוכימית של יוני ליתיום? האחד הוא שיוני ליתיום על פני השטח של תגובה אלקטרוכימית של גרפיט לאחר העברת מסה מוצקה, כדי להגיע למצב הרוויה. שנית, יוני ליתיום נודדים לשכבות גרפיט דרך גבולות גרגירים של מיקרו-גבישים של גרפיט ומגיבים בגרפיט.

2. האם יוני ליתיום מגיבים עם גרפיט ליצירת תרכובת פחמן ליתיום ודנדריט ליתיום באופן סינכרוני או רציף?

ברוכים הבאים לדון, השאירו הודעה ~