Дендритті литий жай ғана графитке енгізілген литий мөлшері оның төзімділігінен асқанда, артық литий иондары теріс электродтан келетін электрондармен қосылып, теріс электродтың бетіне тұндыра бастайтынын білдіреді. Аккумуляторды қайта зарядтау процесінде сыртқы әлемнен кернеу және ішкі литий-ионды анод материалдары электролиттік ортаға шығады, литий ионының электролиті де сыртқы әлем арасындағы кернеу айырмашылығы жағдайында көміртегі қабатына жылжиды. , графит қатпарлы арна болғандықтан, литий литий көміртегі бар арнаға түсіп, көміртекті қосылыстар түзеді, LiCx (x=1~6) графит аралық қосылыстар түзіледі. Литий батареясының анодындағы электрохимиялық реакцияны келесі түрде көрсетуге болады:

Бұл формулада сізде бір параметр бар, сурет және екеуін бірге суретке қоссаңыз, дендритті литий аласыз. Мұнда барлығына таныс, графит аралық қосылыстар деген ұғым бар. Графиттік қабатаралық қосылыстар (қысқаша GIC) графит қабатының құрылымын сақтай отырып, көміртегінің алтыбұрышты желілік жазықтықтарымен біріктіру үшін физикалық немесе химиялық әдістермен көміртекті емес реактивтер графит қабаттарына енгізілген кристалдық қосылыстар болып табылады.

Мүмкіндіктер:

Дендрит литийі әдетте диафрагма мен теріс полюстің жанасу орнында орналасады. Батареяларды бөлшектеу тәжірибесі бар студенттер диафрагмада сұр материалдың қабатын жиі табуы керек. Иә, бұл литий. Дендрит литий – литий ионы электрон қабылдағаннан кейін түзілетін литий металы. Литий металы бұдан былай аккумуляторды зарядтау және разрядтау реакциясына қатысу үшін литий ионын құра алмайды, нәтижесінде батарея сыйымдылығы азаяды. Дендритті литий теріс электродтың бетінен диафрагмаға қарай өседі. Литий металы үздіксіз шөгіп тұрса, ол ақырында диафрагманы тесіп, батареяның қысқа тұйықталуын тудырады, бұл батарея қауіпсіздігі мәселелерін тудырады.

Әсер етуші факторлар:

Литий дендритінің түзілуіне әсер ететін негізгі факторлар анод бетінің кедір-бұдыры, литий ионының концентрация градиенті және ток тығыздығы және т.б. Сонымен қатар, SEI пленкасы, электролит түрі, еріген зат концентрациясы және оң заттардың арасындағы тиімді қашықтық. және теріс электродтардың барлығы дендритті литийдің түзілуіне белгілі бір әсер етеді.

1. Теріс беттің кедір-бұдырлығы

Теріс электрод бетінің кедір-бұдырлығы дендритті литийдің түзілуіне әсер етеді, ал беті неғұрлым кедір-бұдыр болса, соғұрлым ол дендритті литийдің түзілуіне қолайлы болады. Дендрит литийінің түзілуі Дэвид Р. Элидің мақаласында егжей-тегжейлі сипатталған электрохимия, кристалология, термодинамика және кинетиканы қоса алғанда, төрт негізгі мазмұнды қамтиды.

2. Литий иондарының концентрациясының градиенті және таралуы

Оң материалдан шыққаннан кейін литий иондары теріс электродта электрондарды қабылдау үшін электролит пен мембрана арқылы өтеді. Зарядтау процесі кезінде оң электродтағы литий иондарының концентрациясы бірте-бірте артады, ал теріс электродтағы литий иондарының концентрациясы электрондардың үздіксіз қабылдануына байланысты төмендейді. Ток тығыздығы жоғары сұйылтылған ерітіндіде ион концентрациясы нөлге айналады. Шазалвиэль мен Чазалвиэль белгілеген модель ион концентрациясы 0-ге дейін төмендеген кезде теріс электрод жергілікті кеңістік зарядын құрайтынын және дендрит құрылымын құрайтынын көрсетеді. Дендрит құрылымының өсу жылдамдығы электролиттегі иондардың миграциясының жылдамдығымен бірдей.

3. Токтың тығыздығы

Литий/полимер жүйелеріндегі дендриттің өсуі мақаласында автор литий дендриті ұшының өсу жылдамдығы келесі теңдеуде көрсетілгендей ағымдағы тығыздықпен тығыз байланысты деп есептейді:

Сурет

Егер токтың тығыздығы төмендесе, дендрит литийінің өсуі төмендегі суретте көрсетілгендей белгілі бір дәрежеде кешіктірілуі мүмкін:

Сурет

Қалай аулақ болуға болады:

Литий дендритінің қалыптасу механизмі әлі де анық, бірақ литий металының әртүрлі өсу үлгілері бар. Литий дендритінің түзілуіне және әсер етуші факторларына сәйкес, дендритті литийдің түзілуін келесі аспектілер бойынша болдырмауға болады:

1. Анод материалының бетінің тегістігін бақылау.

2. Теріс бөлшектердің өлшемі критикалық термодинамикалық радиустан кіші болуы керек.

3. Электр тұндыру ылғалдылығын бақылау.

4. Электр жалату әлеуетін шекті мәннен төмен шектеңіз. Сонымен қатар, дәстүрлі зарядтау және разрядтау механизмін жақсартуға болады, мысалы, импульстік режимді қарастыруға болады.

5. Теріс-электролиттік интерфейсті тұрақтандыратын электролиттік қоспаларды қосыңыз

6. Сұйық электролитті беріктігі жоғары гель/қатты электролитпен ауыстырыңыз

7. Беріктігі жоғары литий анодының беткі қорғаныс қабатын орнатыңыз

Соңында, мақаланың соңында талқылауға екі сұрақ қалды:

1. Литий иондарының электрохимиялық реакциясы қайда жүреді? Біреуі графиттің бетіндегі литий иондары қатты масса ауысқаннан кейін қанығу күйіне жету үшін электрохимиялық реакция. Екіншіден, литий иондары графит микрокристалдарының түйіршік шекаралары арқылы графит қабаттарына ауысып, графитте әрекеттеседі.

2. Литий иондары графитпен әрекеттесіп, литий көміртекті қосылысты және дендритті литийді синхронды ма, әлде тізбектей ме?

Талқылауға қош келдіңіз, хабарлама қалдырыңыз ~