Дендритный литий означает, что когда количество лития, встроенного в графит, превышает допустимое, избыточные ионы лития объединяются с электронами, исходящими от отрицательного электрода, и начинают осаждаться на поверхности отрицательного электрода. В процессе перезарядки аккумулятора напряжение из внешнего мира и материалы внутреннего литий-ионного анода выходят в среду электролита, электролит из иона лития также при условии разности напряжений между внешним миром и углеродным слоем перемещается. Поскольку графит представляет собой слоистый канал, литий-литий будет входить в канал с углеродом с образованием углеродных соединений, образуются межслойные соединения графита LiCx (x = 1 ~ 6). Электрохимическая реакция на аноде литиевой батареи может быть выражена следующим образом:

В этой формуле у вас есть один параметр, изображение, и если вы сложите два вместе изображения, вы получите дендрит лития. Здесь есть концепция, с которой все знакомы, графитовые межслойные соединения. Межламеллярные соединения графита (сокращенно GIC) представляют собой кристаллические соединения, в которых неуглеродные реагенты вставляются в графитовые слои физическими или химическими средствами для объединения с плоскостями гексагональной сетки углерода, сохраняя при этом пластинчатую структуру графита.

Особенности:

Дендрит лития обычно осаждается в месте контакта диафрагмы и отрицательного полюса. Студенты, имеющие опыт демонтажа батарей, часто должны находить на диафрагме слой серого материала. Да, это литий. Дендрит лития – это металлический литий, образующийся после того, как ион лития получает электрон. Металлический литий больше не может образовывать ион лития, чтобы участвовать в реакции заряда и разряда батареи, что приводит к снижению емкости батареи. Дендрит лития растет от поверхности отрицательного электрода к диафрагме. Если металлический литий осаждается постоянно, он в конечном итоге проткнет диафрагму и вызовет короткое замыкание батареи, что приведет к проблемам с безопасностью батареи.

Влияющие факторы:

Основными факторами, влияющими на образование дендритов лития, являются шероховатость поверхности анода, градиент концентрации иона лития и плотность тока и т. Д. Кроме того, пленка SEI, тип электролита, концентрация растворенного вещества и эффективное расстояние между положительными электролитами. и отрицательные электроды все оказывают определенное влияние на образование дендрита лития.

1. Отрицательная шероховатость поверхности.

Шероховатость поверхности отрицательного электрода влияет на образование дендритного лития, и чем грубее поверхность, тем больше она способствует образованию дендритного лития. Формирование дендритного лития включает четыре основных компонента, включая электрохимию, кристологию, термодинамику и кинетику, которые подробно описаны в статье Дэвида Р. Эли.

2. Градиент и распределение концентрации ионов лития.

После выхода из положительного материала ионы лития проходят через электролит и мембрану, чтобы получить электроны на отрицательном электроде. Во время процесса зарядки концентрация ионов лития в положительном электроде постепенно увеличивается, в то время как концентрация ионов лития в отрицательном электроде уменьшается из-за непрерывного акцептирования электронов. В разбавленном растворе с высокой плотностью тока концентрация ионов становится нулевой. Модель, созданная Чазалвилем и Чазалвилем, показывает, что когда концентрация ионов снижается до 0, отрицательный электрод будет формировать локальный объемный заряд и образовывать дендритную структуру. Скорость роста дендритной структуры такая же, как и скорость миграции ионов в электролите.

3. Плотность тока

В статье «Рост дендритов в литиево-полимерных системах» автор полагает, что скорость роста кончика литиевого дендрита тесно связана с плотностью тока, как показано в следующем уравнении:

Изображение

Если плотность тока уменьшить, рост дендритов лития может быть в определенной степени задержан, как показано на рисунке ниже:

Изображение

Как избежать:

Механизм образования дендритов лития все еще ясен, но существуют различные модели роста металлического лития. В соответствии с факторами образования дендритного лития и факторами его влияния, образования дендритного лития можно избежать по следующим причинам:

1. Контролировать плоскостность поверхности анодного материала.

2. Размер отрицательных частиц должен быть меньше критического термодинамического радиуса.

3. Контролировать смачиваемость электроосаждения.

4. Ограничьте потенциал гальваники ниже критического значения. Кроме того, традиционный механизм зарядки и разрядки может быть улучшен, например, может быть рассмотрен импульсный режим.

5. Добавьте добавки к электролиту, которые стабилизируют поверхность раздела отрицательный электролит.

6. Замените жидкий электролит высокопрочным гелем / твердым электролитом.

7. Установите поверхностный защитный слой высокопрочного литиевого анода.

Наконец, в конце статьи для обсуждения остаются два вопроса:

1. Где электрохимическая реакция ионов лития? Один из них заключается в том, что ионы лития на поверхности графита электрохимической реакции после твердого массопереноса, чтобы достичь состояния насыщения. Во-вторых, ионы лития мигрируют в слои графита через границы зерен микрокристаллов графита и реагируют в графите.

2. Взаимодействуют ли ионы лития с графитом с образованием соединения углерода лития и дендрита лития синхронно или последовательно?

Добро пожаловать для обсуждения, оставьте сообщение ~