Dendritlitium betyder helt enkelt att när mängden litium inbäddad i grafit överskrider dess tolerans, kommer överskottet av litiumjoner att kombineras med elektroner som kommer från den negativa elektroden och börjar avsättas på ytan av den negativa elektroden. I processen att ladda batteriet kommer en spänning från omvärlden och de interna litiumjonanodmaterialen att dyka upp i elektrolytmediet, elektrolyt av litiumjon även under villkoret av spänningsskillnaden mellan omvärlden och kolskiktet. Eftersom grafiten är en skiktad kanal kommer litiumlitium in i kanalen med kol för att bilda kolföreningar, LiCx (x=1~6) grafit interlaminära föreningar bildas. Den elektrokemiska reaktionen på litiumbatteriets anod kan uttryckas på följande sätt:

I den här formeln har du en parameter, bilden, och lägger du ihop de två bilden får du dendritlitium. Det finns ett koncept här som alla är bekanta med, grafit interlaminära föreningar. Grafit interlamellära föreningar (GICs för korta) är kristallina föreningar i vilka icke-kolhaltiga reaktanter infogas i grafitskikt med fysikaliska eller kemiska medel för att kombineras med hexagonala nätverksplan av kol samtidigt som grafitlamellstrukturen bibehålls.

Funktioner:

Dendritlitium avsätts i allmänhet på kontaktpositionen för membranet och den negativa polen. Elever som har erfarenhet av att demontera batterier bör ofta hitta ett lager av grått material på membranet. Ja, det är litium. Dendritlitium är litiummetall som bildas efter att litiumjon tar emot elektroner. Litiummetall kan inte längre bilda litiumjon för att delta i batteriets laddnings- och urladdningsreaktion, vilket resulterar i en minskning av batterikapaciteten. Dendritlitium växer från ytan av den negativa elektroden mot diafragman. Om litiummetall avsätts kontinuerligt kommer det så småningom att tränga igenom membranet och orsaka batterikortslutning, vilket orsakar batterisäkerhetsproblem.

Påverkande faktorer:

De huvudsakliga faktorerna som påverkar bildandet av dendritlitium är anodytans grovhet, litiumjonens koncentrationsgradient och strömtätheten etc. Dessutom SEI-film, typen av elektrolyt, koncentration av löst ämne och det effektiva avståndet mellan de positiva och negativa elektroder har alla en viss inverkan på bildandet av dendritlitium.

1. Negativ ytjämnhet

Den negativa elektrodens yta påverkar bildningen av dendritlitium, och ju grovare ytan är, desto mer gynnsam är den för bildningen av dendritlitium. Bildandet av dendritlitium involverar fyra huvudinnehåll, inklusive elektrokemi, kristallologi, termodynamik och kinetik, som beskrivs i detalj i artikeln av David R. Ely.

2. Gradient och fördelning av litiumjonkoncentration

Efter att ha flytt från det positiva materialet passerar litiumjonerna genom elektrolyten och membranet för att ta emot elektroner vid den negativa elektroden. Under laddningsprocessen ökar koncentrationen av litiumjoner i den positiva elektroden gradvis, medan koncentrationen av litiumjoner i den negativa elektroden minskar på grund av den kontinuerliga acceptansen av elektroner. I en utspädd lösning med hög strömtäthet blir jonkoncentrationen noll. Modellen etablerad av Chazalviel och Chazalviel visar att när jonkoncentrationen reduceras till 0 kommer den negativa elektroden att bilda en lokal rymdladdning och bilda en dendritstruktur. Tillväxthastigheten för dendritstrukturen är densamma som för jonmigrationshastigheten i elektrolyten.

3. Strömtäthet

I artikeln Dendrite Growth in Lithium/Polymer Systems tror författaren att tillväxthastigheten för spetsen av Dendrite Litium är nära relaterad till strömdensiteten, som visas i följande ekvation:

Bilden

Om strömtätheten minskas kan tillväxten av dendritlitium försenas i viss utsträckning, som visas i figuren nedan:

Bilden

Hur man undviker:

Bildningsmekanismen för dendritlitium är fortfarande tydlig, men det finns olika tillväxtmodeller av litiummetall. Beroende på bildandet av och påverkande faktorer av dendritlitium kan bildandet av dendritlitium undvikas från följande aspekter:

1. Kontrollera anodmaterialets planhet.

2. Storleken på negativa partiklar bör vara mindre än den kritiska termodynamiska radien.

3. Kontrollera vätbarheten för elektroavsättning.

4. Begränsa elektropläteringspotentialen under det kritiska värdet. Dessutom kan den traditionella laddnings- och urladdningsmekanismen förbättras, till exempel kan pulsläge övervägas.

5. Tillsätt elektrolyttillsatser som stabiliserar det negativa elektrolytgränssnittet

6. Byt ut flytande elektrolyt mot höghållfast gel/fast elektrolyt

7. Etablera ytskyddsskiktet av höghållfast litiumanod

Slutligen finns två frågor kvar för diskussion i slutet av artikeln:

1. Var är den elektrokemiska reaktionen av litiumjoner? En är att litiumjoner på ytan av grafit elektrokemisk reaktion efter fast massöverföring, för att nå mättnadstillståndet. För det andra migrerar litiumjoner in i grafitskikt genom korngränser av grafitmikrokristaller och reagerar i grafit.

2. Reagerar litiumjoner med grafit för att bilda litiumkolförening och dendritlitium synkront eller sekventiellt?

Välkommen att diskutera, lämna ett meddelande ~