Dendrietlithium betekent eenvoudigweg dat wanneer de hoeveelheid lithium ingebed in grafiet de tolerantie overschrijdt, de overtollige lithiumionen zich zullen combineren met elektronen die van de negatieve elektrode komen en zich beginnen af ​​te zetten op het oppervlak van de negatieve elektrode. Tijdens het opladen van de batterij, een spanning van buiten de wereld en de interne lithiumionanodematerialen om in het elektrolytmedium te komen, elektrolyt van lithiumion ook onder de voorwaarde van het spanningsverschil tussen de buitenwereld naar de koolstoflaag verplaatsen Omdat het grafiet een gelaagd kanaal is, zal lithium-lithium het kanaal binnenkomen met koolstof om koolstofverbindingen te vormen, LiCx (x = 1 ~ 6) grafiet-interlaminaire verbindingen worden gevormd. De elektrochemische reactie op de anode van een lithiumbatterij kan als volgt worden uitgedrukt:

In deze formule heb je één parameter, de afbeelding, en als je de twee bij elkaar optelt, krijg je dendrietlithium. Er is hier een concept waar iedereen bekend mee is, grafiet interlaminaire verbindingen. Grafiet interlamellaire verbindingen (afgekort GIC’s) zijn kristallijne verbindingen waarin niet-koolstofhoudende reactanten met fysieke of chemische middelen in grafietlagen worden ingebracht om te combineren met hexagonale netwerkvlakken van koolstof terwijl de grafietlamellaire structuur behouden blijft.

Kenmerken:

Dendrietlithium wordt over het algemeen afgezet op de contactpositie van het diafragma en de negatieve pool. Studenten die ervaring hebben met het demonteren van batterijen, vinden vaak een laag grijs materiaal op het diafragma. Ja, dat is lithium. Dendrietlithium is lithiummetaal dat wordt gevormd nadat lithiumion een elektron heeft ontvangen. Lithiummetaal kan geen lithiumion meer vormen om deel te nemen aan de laad- en ontlaadreactie van de batterij, wat resulteert in een vermindering van de batterijcapaciteit. Dendrietlithium groeit van het oppervlak van de negatieve elektrode naar het diafragma. Als er voortdurend lithiummetaal wordt afgezet, zal het uiteindelijk het diafragma doorboren en kortsluiting in de batterij veroorzaken, wat veiligheidsproblemen met de batterij veroorzaakt.

Beïnvloedende factoren:

De belangrijkste factoren die de vorming van dendrietlithium beïnvloeden, zijn de ruwheid van het anodeoppervlak, de concentratiegradiënt van lithiumion en de stroomdichtheid, enz. Daarnaast SEI-film, het type elektrolyt, opgeloste stofconcentratie en de effectieve afstand tussen de positieve en negatieve elektroden hebben allemaal een zekere invloed op de vorming van dendrietlithium.

1. Negatieve oppervlakteruwheid

De ruwheid van het oppervlak van de negatieve elektrode beïnvloedt de vorming van dendrietlithium, en hoe ruwer het oppervlak is, des te gunstiger het is voor de vorming van dendrietlithium. De vorming van dendrietlithium omvat vier hoofdinhouden, waaronder elektrochemie, crystologie, thermodynamica en kinetiek, die in detail worden beschreven in het artikel van David R. Ely.

2. Gradiënt en verdeling van lithiumionconcentratie:

Nadat ze uit het positieve materiaal zijn ontsnapt, gaan de lithiumionen door de elektrolyt en het membraan om elektronen op de negatieve elektrode te ontvangen. Tijdens het laadproces neemt de concentratie lithiumionen in de positieve elektrode geleidelijk toe, terwijl de concentratie lithiumionen in de negatieve elektrode afneemt vanwege de continue acceptatie van elektronen. In een verdunde oplossing met een hoge stroomdichtheid wordt de ionenconcentratie nul. Het model van Chazalviel en Chazalviel laat zien dat wanneer de ionenconcentratie wordt verlaagd tot 0, de negatieve elektrode een lokale ruimtelading vormt en een dendrietstructuur vormt. De groeisnelheid van de dendrietstructuur is dezelfde als die van de ionmigratiesnelheid in de elektrolyt.

3. Stroomdichtheid

In het artikel Dendrietgroei in lithium/polymeersystemen, meent de auteur dat de groeisnelheid van de punt van dendrietlithium nauw verband houdt met de stroomdichtheid, zoals blijkt uit de volgende vergelijking:

De foto

Als de stroomdichtheid wordt verlaagd, kan de groei van dendrietlithium tot op zekere hoogte worden vertraagd, zoals te zien is in onderstaande figuur:

De foto

Hoe te vermijden:

Het vormingsmechanisme van dendrietlithium is nog steeds duidelijk, maar er zijn verschillende groeimodellen van lithiummetaal. Volgens de vormings- en invloedsfactoren van dendrietlithium kan de vorming van dendrietlithium worden vermeden door de volgende aspecten:

1. Controleer de oppervlaktevlakheid van het anodemateriaal.

2. De grootte van negatieve deeltjes moet kleiner zijn dan de kritische thermodynamische straal.

3. Controleer de bevochtigbaarheid van elektrodepositie.

4. Beperk het galvaniseerpotentieel tot onder de kritische waarde. Daarnaast kan het traditionele laad- en ontlaadmechanisme worden verbeterd, er kan bijvoorbeeld worden gedacht aan de pulsmodus.

5. Voeg elektrolytadditieven toe die de negatieve-elektrolytinterface stabiliseren

6. Vervang de vloeibare elektrolyt door een zeer sterke gel/vaste elektrolyt

7. Breng de oppervlaktebeschermingslaag van lithiumanode met hoge weerstand tot stand;

Tot slot worden er aan het eind van het artikel nog twee vragen overgelaten:

1. Waar is de elektrochemische reactie van lithiumionen? Een daarvan is dat lithiumionen op het oppervlak van grafiet elektrochemische reactie na vaste massaoverdracht, om de verzadigingstoestand te bereiken. Ten tweede migreren lithiumionen in grafietlagen door korrelgrenzen van grafietmicrokristallen en reageren in grafiet.

2. Reageren lithiumionen met grafiet om een ​​lithiumkoolstofverbinding en dendrietlithium synchroon of opeenvolgend te vormen?

Welkom om te bespreken, laat een bericht achter ~