Dendrit lítium jednoducho znamená, že keď množstvo lítia obsiahnutého v grafite prekročí jeho toleranciu, nadbytočné lítiové ióny sa spoja s elektrónmi prichádzajúcimi zo zápornej elektródy a začnú sa ukladať na povrchu zápornej elektródy. V procese dobíjania batérie sa napätie z vonkajšieho sveta a vnútorné materiály lítium-iónovej anódy vynoria do elektrolytického média, elektrolyt lítium-iónových iónov sa pohybuje aj pod podmienkou rozdielu napätia medzi vonkajším svetom a uhlíkovou vrstvou. Pretože grafit je vrstvený kanál, lítium lítium vstúpi do kanála s uhlíkom, aby vytvorilo zlúčeniny uhlíka, vytvoria sa medzilaminárne zlúčeniny grafitu LiCx (x=1~6). Elektrochemickú reakciu na anóde lítiovej batérie možno vyjadriť nasledovne:

V tomto vzorci máte jeden parameter, obrázok, a ak tieto dva spočítate, získate dendrit lítium. Je tu koncept, ktorý každý pozná, grafitové interlaminárne zlúčeniny. Grafitové interlamelárne zlúčeniny (skrátene GIC) sú kryštalické zlúčeniny, v ktorých sú neuhlíkové reaktanty vložené do grafitových vrstiev fyzikálnymi alebo chemickými prostriedkami, aby sa spojili s rovinami hexagonálnej siete uhlíka pri zachovaní grafitovej lamelárnej štruktúry.

Vlastnosti:

Dendrit lítium sa vo všeobecnosti ukladá na kontaktnej polohe membrány a záporného pólu. Študenti, ktorí majú skúsenosti s demontážou batérií, by mali často nájsť vrstvu sivého materiálu na membráne. Áno, je to lítium. Dendrit lítium je kov lítia, ktorý vzniká potom, čo lítium ión dostane elektrón. Kov lítia už nemôže vytvárať lítium-ión, aby sa podieľal na reakcii nabíjania a vybíjania batérie, čo vedie k zníženiu kapacity batérie. Dendrit lítium rastie z povrchu zápornej elektródy smerom k membráne. Ak sa lítium neustále usadzuje, nakoniec prepichne membránu a spôsobí skrat batérie, čo spôsobí problémy s bezpečnosťou batérie.

Ovplyvňujúce faktory:

Hlavnými faktormi ovplyvňujúcimi tvorbu dendritického lítia sú drsnosť povrchu anódy, koncentračný gradient lítiového iónu a prúdová hustota atď. Okrem toho SEI film, typ elektrolytu, koncentrácia rozpustenej látky a efektívna vzdialenosť medzi kladným a záporné elektródy majú všetky určitý vplyv na tvorbu dendritu lítia.

1. Negatívna drsnosť povrchu

Drsnosť povrchu zápornej elektródy ovplyvňuje tvorbu dendritového lítia a čím drsnejší je povrch, tým viac prispieva k tvorbe dendritového lítia. Tvorba dendritového lítia zahŕňa štyri hlavné obsahy, vrátane elektrochémie, krystológie, termodynamiky a kinetiky, ktoré sú podrobne opísané v článku Davida R. Elyho.

2. Gradient a distribúcia koncentrácie lítiových iónov

Po úniku z kladného materiálu prechádzajú lítiové ióny cez elektrolyt a membránu, aby prijali elektróny na zápornej elektróde. Počas nabíjacieho procesu sa koncentrácia lítiových iónov v kladnej elektróde postupne zvyšuje, zatiaľ čo koncentrácia lítiových iónov v zápornej elektróde klesá v dôsledku neustáleho prijímania elektrónov. V zriedenom roztoku s vysokou prúdovou hustotou je koncentrácia iónov nulová. Model vytvorený Chazalvielom a Chazalvielom ukazuje, že keď sa koncentrácia iónov zníži na 0, negatívna elektróda vytvorí lokálny priestorový náboj a vytvorí dendritovú štruktúru. Rýchlosť rastu dendritovej štruktúry je rovnaká ako rýchlosť migrácie iónov v elektrolyte.

3. Prúdová hustota

V článku Rast dendritu v lítium/polymérových systémoch sa autor domnieva, že rýchlosť rastu špičky dendritu lítium úzko súvisí s prúdovou hustotou, ako ukazuje nasledujúca rovnica:

Obrázok

Ak sa prúdová hustota zníži, rast dendritového lítia sa môže do určitej miery spomaliť, ako je znázornené na obrázku nižšie:

Obrázok

Ako sa vyhnúť:

Mechanizmus tvorby dendritového lítia je stále jasný, existujú však rôzne modely rastu kovového lítia. Podľa faktorov tvorby a ovplyvňujúcich faktorov dendritového lítia sa tvorbe dendritického lítia možno vyhnúť z nasledujúcich hľadísk:

1. Kontrolujte rovinnosť povrchu materiálu anódy.

2. Veľkosť záporných častíc by mala byť menšia ako kritický termodynamický polomer.

3. Kontrolujte zmáčavosť elektrolytického vylučovania.

4. Obmedzte potenciál galvanického pokovovania pod kritickú hodnotu. Okrem toho sa dá vylepšiť tradičný mechanizmus nabíjania a vybíjania, možno zvážiť napríklad pulzný režim.

5. Pridajte prísady do elektrolytu, ktoré stabilizujú rozhranie záporného elektrolytu

6. Vymeňte tekutý elektrolyt za vysokopevnostný gél/pevný elektrolyt

7. Vytvorte povrchovú ochrannú vrstvu z vysoko pevnej lítiovej anódy

Nakoniec dve otázky na diskusiu na konci článku:

1. Kde prebieha elektrochemická reakcia lítiových iónov? Jedným z nich je, že ióny lítia na povrchu grafitovej elektrochemickej reakcie po prenose pevnej hmoty, aby sa dosiahol stav nasýtenia. Po druhé, lítne ióny migrujú do grafitových vrstiev cez hranice zŕn grafitových mikrokryštálov a reagujú v grafite.

2. Reagujú lítne ióny s grafitom za vzniku zlúčeniny lítia a uhlíka a dendritu lítia synchrónne alebo postupne?

Vitajte na diskusiu, zanechajte správu ~