Dendritni litij preprosto pomeni, da ko količina litija, vgrajenega v grafit, preseže njegovo toleranco, se bodo presežni litijevi ioni združili z elektroni, ki prihajajo iz negativne elektrode, in se začeli odlagati na površini negativne elektrode. V procesu polnjenja baterije se napetost iz zunanjega sveta in notranji litij-ionski anodni materiali, ki se pojavijo v elektrolitski medij, premikajo litijev ionski elektrolit tudi pod pogojem, da se napetostna razlika med zunanjim svetom in ogljikovo plastjo premika. , ker je grafit večplasten kanal, bo litij litij vstopil v kanal z ogljikom in tvoril ogljikove spojine, nastanejo LiCx (x=1~6) grafitne interlaminarne spojine. Elektrokemično reakcijo na anodi litijeve baterije lahko izrazimo na naslednji način:

V tej formuli imate en parameter, sliko, in če oba seštejete sliko, dobite dendritni litij. Tu je koncept, ki ga vsi poznajo, grafitne interlaminarne spojine. Grafitne interlamelarne spojine (na kratko GIC) so kristalne spojine, v katerih so neogljični reaktanti vstavljeni v grafitne plasti s fizikalnimi ali kemičnimi sredstvi, da se združijo s šesterokotnimi mrežnimi ravninami ogljika, pri čemer se ohrani grafitna lamelarna struktura.

Lastnosti:

Dendritni litij se običajno odlaga na kontaktnem položaju membrane in negativnega pola. Študenti, ki imajo izkušnje z razstavljanjem baterij, naj pogosto najdejo plast sivega materiala na diafragmi. Ja, to je litij. Dendritni litij je litijeva kovina, ki nastane, ko litijev ion prejme elektron. Kovinski litij ne more več tvoriti litijevega iona, da bi sodeloval v reakciji polnjenja in praznjenja baterije, kar ima za posledico zmanjšanje zmogljivosti baterije. Dendritni litij raste s površine negativne elektrode proti diafragmi. Če se litijeva kovina nenehno odlaga, bo sčasoma preluknjala membrano in povzročila kratek stik baterije, kar bo povzročilo varnostne težave baterije.

Vplivni dejavniki:

Glavni dejavniki, ki vplivajo na tvorbo dendritnega litija, so hrapavost površine anode, koncentracijski gradient litijevih ionov in gostota toka, itd. Poleg tega film SEI, vrsta elektrolita, koncentracija raztopine in efektivna razdalja med pozitivnimi Vse negativne elektrode imajo določen vpliv na tvorbo dendritnega litija.

1. Negativna hrapavost površine

Hrapavost površine negativne elektrode vpliva na tvorbo dendritnega litija in bolj hrapava je površina, bolj je ugodna za nastanek dendritnega litija. Nastajanje dendritnega litija vključuje štiri glavne vsebine, vključno z elektrokemijo, kristalologijo, termodinamiko in kinetiko, ki so podrobno opisane v članku Davida R. Elyja.

2. Gradient in porazdelitev koncentracije litijevih ionov

Po pobegu iz pozitivnega materiala litijevi ioni preidejo skozi elektrolit in membrano, da sprejmejo elektrone na negativni elektrodi. Med postopkom polnjenja se koncentracija litijevih ionov v pozitivni elektrodi postopoma povečuje, medtem ko se koncentracija litijevih ionov v negativni elektrodi zmanjšuje zaradi neprekinjenega sprejemanja elektronov. V razredčeni raztopini z visoko gostoto toka koncentracija ionov postane nič. Model, ki sta ga vzpostavila Chazalviel in Chazalviel, kaže, da ko se koncentracija ionov zmanjša na 0, bo negativna elektroda tvorila lokalni prostorski naboj in tvorila dendritno strukturo. Hitrost rasti dendritne strukture je enaka stopnji migracije ionov v elektrolitu.

3. Gostota toka

V članku Rast dendrita v litijevih/polimernih sistemih avtor meni, da je stopnja rasti konice dendrita litija tesno povezana s trenutno gostoto, kot je prikazano v naslednji enačbi:

Slika

Če se gostota toka zmanjša, se lahko rast dendritnega litija do določene mere upočasni, kot je prikazano na spodnji sliki:

Slika

Kako se izogniti:

Mehanizem tvorbe dendritnega litija je še vedno jasen, vendar obstajajo različni modeli rasti kovine litija. Glede na tvorbo in vplivne dejavnike dendritnega litija se lahko nastanku dendritnega litija izognemo iz naslednjih vidikov:

1. Nadzirajte ravnost površine anodnega materiala.

2. Velikost negativnih delcev mora biti manjša od kritičnega termodinamičnega polmera.

3. Nadzor omočljivosti elektrodepozicije.

4. Omejite potencial galvanizacije pod kritično vrednost. Poleg tega je mogoče izboljšati tradicionalni mehanizem polnjenja in praznjenja, na primer lahko upoštevamo impulzni način.

5. Dodajte elektrolitske dodatke, ki stabilizirajo vmesnik negativnega elektrolita

6. Zamenjajte tekoči elektrolit z visoko trdnim gelom/trdnim elektrolitom

7. Vzpostavite površinsko zaščitno plast litijeve anode visoke trdnosti

Končno sta na koncu članka za razpravo prepuščeni dve vprašanji:

1. Kje je elektrokemična reakcija litijevih ionov? Ena je, da litijevi ioni na površini grafitne elektrokemične reakcije po prenosu trdne mase dosežejo stanje nasičenosti. Drugič, litijevi ioni migrirajo v grafitne plasti skozi meje zrn grafitnih mikrokristalov in reagirajo v grafitu.

2. Ali litijevi ioni reagirajo z grafitom, da tvorijo litijevo ogljikovo spojino in dendritni litij sinhrono ali zaporedno?

Dobrodošli k razpravi, pustite sporočilo ~