เดนไดรต์ลิเธียมหมายถึงเมื่อปริมาณลิเธียมที่ฝังอยู่ในกราไฟท์เกินพิกัดความเผื่อ ลิเธียมไอออนส่วนเกินจะรวมกับอิเล็กตรอนที่มาจากอิเล็กโทรดลบและเริ่มสะสมบนพื้นผิวของอิเล็กโทรดลบ ในกระบวนการชาร์จแบตเตอรี่ แรงดันจากภายนอกโลกและวัสดุแอโนดลิเธียมไอออนภายในจะเกิดเป็นสื่ออิเล็กโทรไลต์ อิเล็กโทรไลต์ของลิเธียมไอออนยังอยู่ภายใต้เงื่อนไขของความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างโลกภายนอกไปยังชั้นคาร์บอน เนื่องจากกราไฟต์เป็นช่องที่มีชั้น ลิเธียมลิเธียมจะเข้าสู่ช่องด้วยคาร์บอนเพื่อสร้างสารประกอบคาร์บอน LiCx (x=1~6) สารประกอบกราไฟท์ระหว่างชั้นจะก่อตัวขึ้น ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีบนขั้วบวกของแบตเตอรี่ลิเธียมสามารถแสดงได้ดังนี้

ในสูตรนี้ คุณมีหนึ่งพารามิเตอร์ รูปภาพ และถ้าคุณบวกทั้งสองเข้าด้วยกัน รูปภาพ คุณจะได้เดนไดรต์ลิเธียม มีแนวคิดที่ทุกคนคุ้นเคยกันดีอยู่แล้ว สารประกอบกราไฟท์อินเตอร์ลามินาร์ สารประกอบระหว่างแผ่นกราไฟท์ (เรียกสั้นๆ ว่า GICs) เป็นสารประกอบผลึกซึ่งสารตั้งต้นที่ไม่ใช่คาร์บอนถูกแทรกเข้าไปในชั้นกราไฟต์ด้วยวิธีการทางกายภาพหรือทางเคมีเพื่อรวมกับระนาบโครงข่ายหกเหลี่ยมของคาร์บอนในขณะที่ยังคงรักษาโครงสร้างแผ่นกราไฟท์

สิ่งอำนวยความสะดวก:

โดยทั่วไปแล้วเดนไดรต์ลิเธียมจะสะสมอยู่ที่ตำแหน่งสัมผัสของไดอะแฟรมและขั้วลบ นักเรียนที่มีประสบการณ์ในการถอดแบตเตอรี่มักจะพบชั้นของวัสดุสีเทาบนไดอะแฟรม ใช่นั่นคือลิเธียม เดนไดรต์ลิเธียมเป็นโลหะลิเธียมที่เกิดขึ้นหลังจากลิเธียมไอออนได้รับอิเล็กตรอน โลหะลิเธียมไม่สามารถสร้างลิเธียมไอออนเพื่อมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ ส่งผลให้ความจุของแบตเตอรี่ลดลง เดนไดรต์ลิเธียมเติบโตจากพื้นผิวของอิเล็กโทรดลบไปยังไดอะแฟรม หากโลหะลิเธียมถูกสะสมอย่างต่อเนื่อง ในที่สุดก็จะเจาะไดอะแฟรมและทำให้แบตเตอรี่ลัดวงจร ทำให้เกิดปัญหาด้านความปลอดภัยของแบตเตอรี่

ปัจจัยที่มีอิทธิพล:

ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อการก่อตัวของเดนไดรต์ลิเธียมคือความหยาบของพื้นผิวแอโนด การไล่ระดับความเข้มข้นของลิเธียมไอออนและความหนาแน่นกระแส ฯลฯ นอกจากนี้ ฟิล์ม SEI ชนิดของอิเล็กโทรไลต์ ความเข้มข้นของตัวถูกละลาย และระยะห่างที่มีประสิทธิภาพระหว่างขั้วบวก และอิเล็กโทรดลบทั้งหมดมีอิทธิพลบางอย่างต่อการก่อตัวของเดนไดรต์ลิเธียม

1. ความหยาบผิวลบ

ความขรุขระของพื้นผิวอิเล็กโทรดลบส่งผลต่อการก่อตัวของเดนไดรต์ลิเธียม และยิ่งพื้นผิวขรุขระมากเท่าใด ก็ยิ่งเอื้อต่อการก่อตัวของเดนไดรต์ลิเธียมมากขึ้นเท่านั้น การก่อตัวของเดนไดรต์ลิเธียมเกี่ยวข้องกับเนื้อหาหลักสี่ส่วน ได้แก่ เคมีไฟฟ้า ผลึกวิทยา อุณหพลศาสตร์ และจลนศาสตร์ ซึ่งมีการอธิบายโดยละเอียดในบทความของ David R. Ely

2. การไล่ระดับและการกระจายความเข้มข้นของลิเธียมไอออน

หลังจากหลุดออกจากวัสดุที่เป็นบวก ลิเธียมไอออนจะผ่านอิเล็กโทรไลต์และเมมเบรนเพื่อรับอิเล็กตรอนที่ขั้วลบ ในระหว่างกระบวนการชาร์จ ความเข้มข้นของลิเธียมไอออนในอิเล็กโทรดบวกจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น ในขณะที่ความเข้มข้นของลิเธียมไอออนในอิเล็กโทรดลบจะลดลงเนื่องจากการยอมรับอิเล็กตรอนอย่างต่อเนื่อง ในสารละลายเจือจางที่มีความหนาแน่นกระแสสูง ความเข้มข้นของไอออนจะกลายเป็นศูนย์ แบบจำลองที่ก่อตั้งโดย Chazalviel และ Chazalviel แสดงให้เห็นว่าเมื่อความเข้มข้นของไอออนลดลงเหลือ 0 อิเล็กโทรดเชิงลบจะสร้างประจุในอวกาศและสร้างโครงสร้างเดนไดรต์ อัตราการเติบโตของโครงสร้างเดนไดรต์จะเหมือนกับอัตราการย้ายของไอออนในอิเล็กโทรไลต์

3. ความหนาแน่นกระแส

ในบทความ การเจริญเติบโตของเดนไดรต์ในระบบลิเธียม/พอลิเมอร์ ผู้เขียนเชื่อว่าอัตราการเติบโตของปลายเดนไดรต์ลิเธียมสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความหนาแน่นกระแส ดังแสดงในสมการต่อไปนี้

ภาพ

หากความหนาแน่นกระแสลดลง การเจริญเติบโตของเดนไดรต์ลิเธียมสามารถล่าช้าได้ในระดับหนึ่ง ดังแสดงในรูปด้านล่าง:

ภาพ

วิธีหลีกเลี่ยง:

กลไกการก่อตัวของเดนไดรต์ลิเธียมยังคงชัดเจน แต่มีโลหะลิเธียมรุ่นต่างๆ ตามการก่อตัวและปัจจัยที่มีอิทธิพลของเดนไดรต์ลิเธียม สามารถหลีกเลี่ยงการก่อตัวของเดนไดรต์ลิเธียมได้จากแง่มุมต่อไปนี้:

1. ควบคุมความเรียบของพื้นผิวของวัสดุแอโนด

2. ขนาดของอนุภาคลบควรเล็กกว่ารัศมีอุณหพลศาสตร์วิกฤต

3. ควบคุมความเปียกของตำแหน่งอิเล็กโทรด

4. จำกัดศักยภาพการชุบด้วยไฟฟ้าให้ต่ำกว่าค่าวิกฤต นอกจากนี้ กลไกการชาร์จและการคายประจุแบบเดิมสามารถปรับปรุงได้ เช่น พิจารณาโหมดพัลส์

5. เพิ่มสารเติมแต่งอิเล็กโทรไลต์ที่ทำให้ส่วนต่อประสานอิเล็กโทรไลต์เชิงลบคงที่

6. เปลี่ยนอิเล็กโทรไลต์เหลวด้วยเจลที่มีความแข็งแรงสูง/อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็ง

7. สร้างชั้นป้องกันพื้นผิวของลิเธียมแอโนดที่มีความแข็งแรงสูง

สุดท้ายนี้ มีคำถามสองข้อสำหรับการสนทนาในตอนท้ายของบทความ:

1. ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีของลิเธียมไอออนอยู่ที่ไหน หนึ่งคือลิเธียมไอออนบนพื้นผิวของปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีกราไฟท์หลังจากการถ่ายโอนมวลของแข็ง ไปถึงสถานะอิ่มตัว ประการที่สอง ลิเธียมไอออนจะเคลื่อนเข้าสู่ชั้นกราไฟท์ผ่านขอบเกรนของไมโครคริสตัลกราไฟต์และทำปฏิกิริยาในกราไฟท์

2. ลิเธียมไอออนทำปฏิกิริยากับกราไฟท์เพื่อสร้างสารประกอบลิเธียมคาร์บอนและเดนไดรต์ลิเธียมแบบซิงโครนัสหรือตามลำดับหรือไม่?

ยินดีต้อนรับที่จะพูดคุยฝากข้อความ~