Litium dendrit thjesht do të thotë se kur sasia e litiumit të ngulitur në grafit tejkalon tolerancën e tij, jonet e tepërta të litiumit do të kombinohen me elektronet që vijnë nga elektroda negative dhe do të fillojnë të depozitohen në sipërfaqen e elektrodës negative. Në procesin e rimbushjes së baterisë, një tension nga bota e jashtme dhe materialet e brendshme të anodës së litiumit për të dalë në mjedisin elektrolitik, elektroliti i joneve të litiumit gjithashtu nën kushtin e ndryshimit të tensionit midis botës së jashtme në shtresën e karbonit lëviz. , për shkak se grafiti është një kanal me shtresa, litium litium do të hyjë në kanal me karbonin për të formuar komponime karboni, LiCx (x=1~6) formohen përbërje ndërlaminare të grafitit. Reaksioni elektrokimik në anodën e baterisë së litiumit mund të shprehet si më poshtë:

Në këtë formulë, ju keni një parametër, figurën, dhe nëse i shtoni të dy së ​​bashku figurën, do të merrni litium dendrit. Këtu ekziston një koncept me të cilin të gjithë janë të njohur, komponimet ndërlaminare të grafitit. Përbërjet ndërlamellare të grafitit (shkurtimisht GIC) janë komponime kristalore në të cilat reaktantët jo-karbonikë futen në shtresat e grafit me mjete fizike ose kimike për t’u kombinuar me rrafshet e rrjetit gjashtëkëndor të karbonit duke ruajtur strukturën lamelare të grafitit.

Karakteristika:

Dendrite lithium is generally deposited on the contact position of the diaphragm and the negative pole. Students who have experience in dismantling batteries should often find a layer of gray material on the diaphragm. Yes, that is lithium. Dendrite lithium is lithium metal formed after lithium ion receives electron. Lithium metal can no longer form lithium ion to participate in the charge and discharge reaction of battery, resulting in the reduction of battery capacity. Dendrite lithium grows from the surface of the negative electrode toward the diaphragm. If lithium metal is continuously deposited, it will eventually Pierce the diaphragm and cause battery short circuit, causing battery safety problems.

Faktorët ndikues:

Faktorët kryesorë që ndikojnë në formimin e litiumit të dendritit janë vrazhdësia e sipërfaqes së anodës, gradienti i përqendrimit të joneve të litiumit dhe dendësia e rrymës, etj. Përveç kësaj, filmi SEI, lloji i elektrolitit, përqendrimi i lëndës së tretur dhe distanca efektive midis pozitivit. dhe elektrodat negative të gjitha kanë një ndikim të caktuar në formimin e litiumit dendrit.

1. Vrazhdësi negative e sipërfaqes

Vrazhdësia e sipërfaqes së elektrodës negative ndikon në formimin e litiumit të dendritit dhe sa më e ashpër të jetë sipërfaqja, aq më e favorshme është për formimin e litiumit dendrit. Formimi i litiumit të dendritit përfshin katër përmbajtje kryesore, duke përfshirë elektrokiminë, kristologjinë, termodinamikën dhe kinetikën, të cilat përshkruhen në detaje në artikullin e David R. Ely.

2. Gradienti dhe shpërndarja e përqendrimit të joneve të litiumit

Pas ikjes nga materiali pozitiv, jonet e litiumit kalojnë nëpër elektrolit dhe membranë për të marrë elektrone në elektrodën negative. Gjatë procesit të karikimit, përqendrimi i joneve të litiumit në elektrodën pozitive rritet gradualisht, ndërsa përqendrimi i joneve të litiumit në elektrodën negative zvogëlohet për shkak të pranimit të vazhdueshëm të elektroneve. Në një tretësirë ​​të holluar me densitet të lartë të rrymës, përqendrimi i joneve bëhet zero. Modeli i krijuar nga Chazalviel dhe Chazalviel tregon se kur përqendrimi i joneve reduktohet në 0, elektroda negative do të formojë një ngarkesë lokale hapësinore dhe do të formojë një strukturë dendrite. Shpejtësia e rritjes së strukturës së dendritit është e njëjtë me atë të shkallës së migrimit të joneve në elektrolit.

3. Dendësia e rrymës

Në artikullin “Rritja e dendritit në sistemet litium/polimer”, autori beson se shkalla e rritjes së majës së litiumit të dendritit është e lidhur ngushtë me densitetin e rrymës, siç tregohet në ekuacionin e mëposhtëm:

Piktura

Nëse densiteti i rrymës zvogëlohet, rritja e litiumit të dendritit mund të vonohet në një masë të caktuar, siç tregohet në figurën më poshtë:

Piktura

Si të shmangni:

Mekanizmi i formimit të litiumit të dendritit është ende i qartë, por ekzistojnë modele të ndryshme të rritjes së metalit të litiumit. Sipas formimit dhe faktorëve ndikues të litiumit dendrit, formimi i litiumit dendrit mund të shmanget nga aspektet e mëposhtme:

1. Kontrolloni rrafshimin e sipërfaqes së materialit të anodës.

2. Madhësia e grimcave negative duhet të jetë më e vogël se rrezja kritike termodinamike.

3. Kontrolloni lagështimin e elektrodepozitimit.

4. Kufizoni potencialin e elektrikimit nën vlerën kritike. Përveç kësaj, mekanizmi tradicional i karikimit dhe shkarkimit mund të përmirësohet, për shembull, mund të merret parasysh mënyra e pulsit.

5. Shtoni aditivë elektrolitësh që stabilizojnë ndërfaqen negative-elektrolit

6. Zëvendësoni elektrolitin e lëngshëm me xhel/elektrolit të ngurtë me forcë të lartë

7. Vendosni shtresën mbrojtëse sipërfaqësore të anodës litium me forcë të lartë

Së fundi, dy pyetje lihen për diskutim në fund të artikullit:

1. Where is the electrochemical reaction of lithium ions? One is that lithium ions on the surface of graphite electrochemical reaction after solid mass transfer, to reach the saturation state. Second, lithium ions migrate into graphite layers through grain boundaries of graphite microcrystals and react in graphite.

2. A reagojnë jonet e litiumit me grafitin për të formuar komponimin e karbonit të litiumit dhe litiumin e dendritit në mënyrë sinkronike ose sekuenciale?

Mirë se vini për të diskutuar, lini një mesazh ~