Dendryt litu oznacza po prostu, że gdy ilość litu osadzonego w graficie przekroczy jego tolerancję, nadmiar jonów litu połączy się z elektronami pochodzącymi z elektrody ujemnej i zacznie osadzać się na powierzchni elektrody ujemnej. W procesie ładowania akumulatora napięcie ze świata zewnętrznego i wewnętrzne materiały anody litowo-jonowej pojawiają się w medium elektrolitu, elektrolit jonu litu porusza się również pod warunkiem różnicy napięć między światem zewnętrznym a warstwą węgla , ponieważ grafit jest kanałem warstwowym, lit i lit wejdzie do kanału z węglem, tworząc związki węgla, powstają związki międzywarstwowe grafitu LiCx (x=1~6). Reakcję elektrochemiczną na anodzie baterii litowej można wyrazić następująco:

W tej formule masz jeden parametr, obraz, a jeśli dodasz oba razem obraz, otrzymasz dendryt litu. Jest tu koncepcja, którą wszyscy znają, grafitowe związki międzywarstwowe. Grafitowe związki międzylamelarne (w skrócie GIC) to związki krystaliczne, w których niewęglowe reagenty są wprowadzane do warstw grafitu za pomocą środków fizycznych lub chemicznych, aby połączyć się z heksagonalnymi płaszczyznami sieci węgla przy zachowaniu struktury warstwowej grafitu.

Cechy:

Lit dendrytyczny jest zwykle osadzany w miejscu styku membrany i bieguna ujemnego. Studenci, którzy mają doświadczenie w demontażu akumulatorów, często powinni znaleźć na membranie warstwę szarego materiału. Tak, to jest lit. Lit dendrytyczny to lit metaliczny utworzony po otrzymaniu elektronu przez jon litu. Metaliczny lit nie może już tworzyć jonów litu, aby uczestniczyć w reakcji ładowania i rozładowywania akumulatora, co powoduje zmniejszenie pojemności akumulatora. Lit dendrytyczny wyrasta z powierzchni elektrody ujemnej w kierunku membrany. Jeśli metaliczny lit jest stale osadzany, w końcu przebije membranę i spowoduje zwarcie baterii, powodując problemy z bezpieczeństwem baterii.

Czynniki wpływające:

Głównymi czynnikami wpływającymi na powstawanie dendrytu litu są chropowatość powierzchni anody, gradient stężenia jonów litu oraz gęstość prądu itp. Ponadto film SEI, rodzaj elektrolitu, stężenie substancji rozpuszczonej oraz efektywna odległość między dodatnimi i wszystkie elektrody ujemne mają pewien wpływ na tworzenie dendrytu litu.

1. Ujemna chropowatość powierzchni

Chropowatość powierzchni elektrody ujemnej wpływa na powstawanie dendrytu litu, a im bardziej szorstka powierzchnia, tym bardziej sprzyja tworzeniu się dendrytu litu. Tworzenie się dendrytu litu obejmuje cztery główne elementy, w tym elektrochemię, krystalologię, termodynamikę i kinetykę, które zostały szczegółowo opisane w artykule Davida R. Ely’ego.

2. Gradient i rozkład stężenia jonów litu

Po ucieczce z materiału dodatniego jony litu przechodzą przez elektrolit i membranę, aby odebrać elektrony na elektrodzie ujemnej. Podczas procesu ładowania stężenie jonów litu w elektrodzie dodatniej stopniowo wzrasta, natomiast stężenie jonów litu w elektrodzie ujemnej maleje na skutek ciągłej akceptacji elektronów. W rozcieńczonym roztworze o dużej gęstości prądu stężenie jonów staje się zerowe. Model stworzony przez Chazalviela i Chazalviela pokazuje, że gdy stężenie jonów zostanie zredukowane do 0, elektroda ujemna utworzy lokalny ładunek przestrzenny i utworzy strukturę dendrytyczną. Szybkość wzrostu struktury dendrytów jest taka sama jak szybkość migracji jonów w elektrolicie.

3. Aktualna gęstość

W artykule Wzrost dendrytów w układach litowo-polimerowych autor uważa, że ​​tempo wzrostu końcówki dendrytu litowego jest ściśle związane z gęstością prądu, jak pokazano w następującym równaniu:

Zdjęcie

Jeśli gęstość prądu zostanie zmniejszona, wzrost dendrytu litu może zostać do pewnego stopnia opóźniony, jak pokazano na poniższym rysunku:

Zdjęcie

Jak ominąć:

Mechanizm powstawania dendrytu litu jest nadal jasny, ale istnieją różne modele wzrostu litu metalicznego. Zgodnie z czynnikami powstawania i wpływającymi na dendryt litu, tworzenia dendrytu litu można uniknąć z następujących aspektów:

1. Kontroluj płaskość powierzchni materiału anody.

2. Wielkość cząstek ujemnych powinna być mniejsza niż krytyczny promień termodynamiczny.

3. Kontroluj zwilżalność osadzania elektrolitycznego.

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. Dodaj dodatki do elektrolitu, które stabilizują interfejs ujemny elektrolit;

6. Wymień płynny elektrolit na żel/stały elektrolit o wysokiej wytrzymałości

7. Ustanów warstwę ochronną powierzchni anody litowej o wysokiej wytrzymałości

Na koniec dwa pytania do dyskusji na końcu artykułu:

1. Gdzie przebiega reakcja elektrochemiczna jonów litu? Jednym z nich jest to, że jony litu na powierzchni reakcji elektrochemicznej grafitu po przeniesieniu masy stałej, aby osiągnąć stan nasycenia. Po drugie, jony litu migrują do warstw grafitu przez granice ziaren mikrokryształów grafitu i reagują w graficie.

2. Czy jony litu reagują z grafitem, tworząc związek litowo-węglowy i dendryt litu synchronicznie lub sekwencyjnie?

Zapraszamy do dyskusji, zostaw wiadomość ~