Dendrite lítio significa simplesmente que quando a quantidade de lítio embutida na grafite excede sua tolerância, o excesso de íons de lítio se combinará com os elétrons vindos do eletrodo negativo e começarão a se depositar na superfície do eletrodo negativo. No processo de recarga da bateria, uma voltagem de fora do mundo e os materiais internos do ânodo de íon de lítio emergem no meio eletrolítico, o eletrólito do íon de lítio também sob a condição da diferença de voltagem entre o mundo externo para o movimento da camada de carbono , porque a grafite é um canal em camadas, o lítio-lítio entrará no canal com carbono para formar compostos de carbono, LiCx (x = 1 ~ 6) compostos interlaminares de grafite são formados. A reação eletroquímica no ânodo da bateria de lítio pode ser expressa da seguinte forma:

Nesta fórmula, você tem um parâmetro, a imagem, e se você adicionar os dois à imagem, obtém dendrito de lítio. Há um conceito com o qual todos estão familiarizados, compostos interlaminares de grafite. Compostos interlamelares de grafite (GICs para abreviar) são compostos cristalinos nos quais reagentes não carbonáceos são inseridos em camadas de grafite por meios físicos ou químicos para combinar com planos de rede hexagonal de carbono enquanto mantém a estrutura lamelar de grafite.

Características:

O dendrito de lítio é geralmente depositado na posição de contato do diafragma e do pólo negativo. Os alunos com experiência em desmontagem de baterias geralmente encontram uma camada de material cinza no diafragma. Sim, isso é lítio. O dendrito de lítio é o metal de lítio formado depois que o íon de lítio recebe o elétron. O metal de lítio não pode mais formar íons de lítio para participar da reação de carga e descarga da bateria, resultando na redução da capacidade da bateria. O lítio dendrítico cresce da superfície do eletrodo negativo em direção ao diafragma. Se o metal de lítio for continuamente depositado, ele eventualmente perfurará o diafragma e causará um curto-circuito na bateria, causando problemas de segurança da bateria.

Fatores de influência:

Os principais fatores que afetam a formação de dendrito de lítio são a rugosidade da superfície do ânodo, o gradiente de concentração do íon de lítio e a densidade da corrente, etc. Além disso, o filme SEI, o tipo de eletrólito, a concentração de soluto e a distância efetiva entre o positivo e os eletrodos negativos têm uma certa influência na formação do dendrito-lítio.

1. Rugosidade da superfície negativa

A rugosidade da superfície do eletrodo negativo afeta a formação de dendrito-lítio, e quanto mais áspera for a superfície, mais propícia para a formação de dendrito-lítio. A formação de dendrito de lítio envolve quatro conteúdos principais, incluindo eletroquímica, cristologia, termodinâmica e cinética, que são descritos em detalhes no artigo de David R. Ely.

2. Gradiente e distribuição da concentração de íons de lítio

Depois de escapar do material positivo, os íons de lítio passam pelo eletrólito e pela membrana para receber elétrons no eletrodo negativo. Durante o processo de carregamento, a concentração de íons de lítio no eletrodo positivo aumenta gradualmente, enquanto a concentração de íons de lítio no eletrodo negativo diminui devido à aceitação contínua dos elétrons. Em uma solução diluída com alta densidade de corrente, a concentração de íons torna-se zero. O modelo estabelecido por Chazalviel e Chazalviel mostra que quando a concentração de íons é reduzida a 0, o eletrodo negativo formará uma carga espacial local e formará uma estrutura dendrítica. A taxa de crescimento da estrutura dendrítica é a mesma da taxa de migração de íons no eletrólito.

3. Densidade atual

No artigo Crescimento de Dendrito em Sistemas de Lítio / Polímero, o autor acredita que a taxa de crescimento da ponta do Dendrito Lítio está intimamente relacionada à densidade de corrente, conforme mostrado na seguinte equação:

A imagem

Se a densidade de corrente for reduzida, o crescimento do dendrito de lítio pode ser atrasado até certo ponto, conforme mostrado na figura abaixo:

A imagem

Como evitar:

O mecanismo de formação do dendrito-lítio ainda é claro, mas existem vários modelos de crescimento do metal lítio. De acordo com a formação e os fatores de influência do dendrito-lítio, a formação do dendrito-lítio pode ser evitada pelos seguintes aspectos:

1. Controle o nivelamento da superfície do material do ânodo.

2. O tamanho das partículas negativas deve ser menor do que o raio termodinâmico crítico.

3. Controle a molhabilidade da eletrodeposição.

4. Limite o potencial de galvanoplastia abaixo do valor crítico. Além disso, o mecanismo tradicional de carga e descarga pode ser melhorado, por exemplo, o modo de pulso pode ser considerado.

5. Adicione aditivos de eletrólito que estabilizam a interface do eletrólito negativo

6. Substitua o eletrólito líquido por gel de alta resistência / eletrólito sólido

7. Estabeleça a camada de proteção de superfície de ânodo de lítio de alta resistência

Finalmente, duas questões são deixadas para discussão no final do artigo:

1. Onde está a reação eletroquímica dos íons de lítio? Uma delas é que os íons de lítio na superfície da reação eletroquímica de grafite após a transferência de massa sólida, para atingir o estado de saturação. Em segundo lugar, os íons de lítio migram para as camadas de grafite através dos limites de grão dos microcristais de grafite e reagem na grafite.

2. Os íons de lítio reagem com a grafite para formar o composto de carbono e lítio e dendrita-lítio de forma síncrona ou sequencial?

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