Dendritlitium betyr ganske enkelt at når mengden litium innebygd i grafitt overskrider toleransen, vil overskuddet av litiumioner kombineres med elektroner som kommer fra den negative elektroden og begynner å avsettes på overflaten av den negative elektroden. I prosessen med å lade opp batteriet vil en spenning fra omverdenen og de interne litiumionanodematerialene dukke opp i elektrolyttmediet, elektrolytt av litiumion beveger seg også under spenningsforskjellen mellom omverdenen og karbonlaget. , fordi grafitten er en lagdelt kanal, vil litiumlitium komme inn i kanalen med karbon for å danne karbonforbindelser, LiCx (x=1~6) grafitt interlaminære forbindelser dannes. Den elektrokjemiske reaksjonen på anoden til litiumbatteriet kan uttrykkes som følger:

In this formula, you have one parameter, the picture, and if you add the two together the picture, you get dendrite lithium. There’s a concept here that everyone is familiar with, graphite interlaminar compounds. Graphite interlamellar compounds (GICs for short) are crystalline compounds in which non-carbonaceous reactants are inserted into graphite layers by physical or chemical means to combine with hexagonal network planes of carbon while maintaining graphite lamellar structure.

Egenskaper:

Dendritlitium avsettes vanligvis på kontaktposisjonen til membranen og den negative polen. Elever som har erfaring med demontering av batterier bør ofte finne et lag med grått materiale på membranen. Ja, det er litium. Dendritlitium er litiummetall dannet etter at litiumion mottar elektron. Litiummetall kan ikke lenger danne litiumion for å delta i lade- og utladingsreaksjonen til batteriet, noe som resulterer i reduksjon av batterikapasiteten. Dendritlitium vokser fra overflaten av den negative elektroden mot diafragma. Hvis litiummetall avsettes kontinuerlig, vil det til slutt gjennombore membranen og forårsake batterikortslutning, noe som forårsaker batterisikkerhetsproblemer.

Påvirkende faktorer:

Hovedfaktorene som påvirker dannelsen av dendrittlitium er ruheten til anodeoverflaten, konsentrasjonsgradienten til litiumion og strømtettheten, etc. I tillegg SEI-film, typen elektrolytt, konsentrasjon av oppløst stoff og den effektive avstanden mellom de positive og negative elektroder har alle en viss innflytelse på dannelsen av dendritlitium.

1. Negativ overflateruhet

Ruheten til den negative elektrodeoverflaten påvirker dannelsen av dendrittlitium, og jo grovere overflaten er, desto mer bidrar den til dannelsen av dendritlitium. Dannelsen av dendritlitium involverer fire hovedinnhold, inkludert elektrokjemi, krystallologi, termodynamikk og kinetikk, som er beskrevet i detalj i artikkelen til David R. Ely.

2. Gradient and distribution of lithium ion concentration

Etter å ha rømt fra det positive materialet, passerer litiumionene gjennom elektrolytten og membranen for å motta elektroner ved den negative elektroden. Under ladeprosessen øker konsentrasjonen av litiumioner i den positive elektroden gradvis, mens konsentrasjonen av litiumioner i den negative elektroden avtar på grunn av kontinuerlig aksept av elektroner. I en fortynnet løsning med høy strømtetthet blir ionekonsentrasjonen null. Modellen etablert av Chazalviel og Chazalviel viser at når ionekonsentrasjonen reduseres til 0, vil den negative elektroden danne en lokal romladning og danne en dendritstruktur. Veksthastigheten til dendrittstrukturen er den samme som ionemigrasjonshastigheten i elektrolytten.

3. Strømtetthet

I artikkelen Dendrite Growth in Lithium/Polymer Systems, mener forfatteren at veksthastigheten til spissen av Dendrite Lithium er nært knyttet til strømtettheten, som vist i følgende ligning:

Bildet

Hvis strømtettheten reduseres, kan veksten av dendritlitium bli forsinket til en viss grad, som vist i figuren nedenfor:

Bildet

Hvordan unngå:

Dannelsesmekanismen til dendritlitium er fortsatt klar, men det finnes ulike vekstmodeller av litiummetall. I henhold til dannelsen og påvirkningsfaktorene til dendritlitium, kan dannelsen av dendritlitium unngås fra følgende aspekter:

1. Kontroller flatheten til anodematerialet.

2. Størrelsen på negative partikler bør være mindre enn den kritiske termodynamiske radius.

3. Control the wettability of electrodeposition.

4. Limit the electroplating potential below the critical value. In addition, the traditional charging and discharging mechanism can be improved, for example, pulse mode can be considered.

5. Tilsett elektrolytttilsetningsstoffer som stabiliserer grensesnittet mellom negativ og elektrolytt

6. Erstatt flytende elektrolytt med høystyrkegel/fast elektrolytt

7. Etabler overflatebeskyttelseslaget av høystyrke litiumanode

Til slutt er to spørsmål igjen til diskusjon på slutten av artikkelen:

1. Where is the electrochemical reaction of lithium ions? One is that lithium ions on the surface of graphite electrochemical reaction after solid mass transfer, to reach the saturation state. Second, lithium ions migrate into graphite layers through grain boundaries of graphite microcrystals and react in graphite.

2. Reagerer litiumioner med grafitt for å danne litiumkarbonforbindelse og dendritlitium synkront eller sekvensielt?

Welcome to discuss, leave a message ~