Dendrit lityum basitçe, grafite gömülü lityum miktarı toleransını aştığında, fazla lityum iyonlarının negatif elektrottan gelen elektronlarla birleşeceği ve negatif elektrotun yüzeyinde birikmeye başlayacağı anlamına gelir. Pili şarj etme sürecinde, dış dünyadan bir voltaj ve dahili lityum iyon anot malzemeleri elektrolit ortamına ortaya çıkar, lityum iyon elektrolit de dış dünya arasındaki voltaj farkı koşulu altında karbon tabakasına hareket eder. grafit katmanlı bir kanal olduğundan, lityum lityum karbon ile kanala girerek karbon bileşikleri oluşturur, LiCx (x=1~6) grafit katmanlar arası bileşikler oluşur. Lityum pilin anodu üzerindeki elektrokimyasal reaksiyon aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

Bu formülde bir parametreniz var, resim ve ikisini bir araya getirirseniz, dendrit lityum elde edersiniz. Burada herkesin aşina olduğu bir kavram var, grafit katmanlar arası bileşikler. Grafit lamellar arası bileşikler (kısaca GIC’ler), karbonlu olmayan reaktantların, grafit lamel yapısını korurken altıgen karbon ağ düzlemleriyle birleştirmek için fiziksel veya kimyasal yollarla grafit katmanlarına eklendiği kristalli bileşiklerdir.

Özellikler:

Dendrit lityum genellikle diyaframın ve negatif kutbun temas pozisyonunda biriktirilir. Pillerin sökülmesi konusunda deneyimi olan öğrenciler, diyafram üzerinde genellikle bir gri malzeme tabakası bulmalıdır. Evet, bu lityum. Dendrit lityum, lityum iyonunun elektron almasından sonra oluşan lityum metalidir. Lityum metal artık pilin şarj ve deşarj reaksiyonuna katılmak için lityum iyonu oluşturamaz, bu da pil kapasitesinin azalmasına neden olur. Dendrit lityum, negatif elektrotun yüzeyinden diyaframa doğru büyür. Lityum metal sürekli olarak birikiyorsa, sonunda diyaframı delecek ve pilin kısa devre yapmasına neden olarak pil güvenliği sorunlarına neden olacaktır.

Etkileyen faktörler:

Dendrit lityum oluşumunu etkileyen ana faktörler, anot yüzeyinin pürüzlülüğü, lityum iyonunun konsantrasyon gradyanı ve akım yoğunluğu vb. ve negatif elektrotların tümü, dendrit lityum oluşumu üzerinde belirli bir etkiye sahiptir.

1. Negatif yüzey pürüzlülüğü

Negatif elektrot yüzeyinin pürüzlülüğü, dendrit lityum oluşumunu etkiler ve yüzey ne kadar pürüzlü olursa, dendrit lityum oluşumuna o kadar elverişli olur. Dendrit lityumun oluşumu, David R. Ely’nin makalesinde ayrıntılı olarak açıklanan elektrokimya, kristoloji, termodinamik ve kinetik dahil olmak üzere dört ana içeriği içerir.

2. Lityum iyon konsantrasyonunun gradyanı ve dağılımı

Pozitif malzemeden kaçtıktan sonra, lityum iyonları, negatif elektrotta elektronları almak için elektrolit ve zardan geçer. Şarj işlemi sırasında, pozitif elektrottaki lityum iyonlarının konsantrasyonu kademeli olarak artarken, negatif elektrottaki lityum iyonlarının konsantrasyonu, elektronların sürekli kabulü nedeniyle azalır. Yüksek akım yoğunluğuna sahip seyreltik bir çözeltide iyon konsantrasyonu sıfır olur. Chazalviel ve Chazalviel tarafından kurulan model, iyon konsantrasyonu 0’a düşürüldüğünde, negatif elektrotun yerel bir uzay yükü oluşturacağını ve bir dendrit yapısı oluşturacağını göstermektedir. Dendrit yapısının büyüme hızı, elektrolitteki iyon göç hızı ile aynıdır.

3. Akım yoğunluğu

Yazar, Lityum/Polimer Sistemlerinde Dendrit Büyümesi makalesinde, Dendrit Lityum ucunun Büyüme hızının, aşağıdaki denklemde gösterildiği gibi mevcut yoğunlukla yakından ilişkili olduğuna inanmaktadır:

Fotoğraf

Akım yoğunluğu azaltılırsa, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, dendrit lityumun büyümesi belirli bir dereceye kadar geciktirilebilir:

Fotoğraf

Nasıl önlenir:

Dendrit lityumun oluşum mekanizması hala açıktır, ancak lityum metalinin çeşitli büyüme modelleri vardır. Dendrit lityum oluşumu ve etkileyen faktörlere göre, dendrit lityum oluşumu aşağıdaki yönlerden önlenebilir:

1. Anot malzemesinin yüzey düzlüğünü kontrol edin.

2. Negatif parçacıkların boyutu kritik termodinamik yarıçaptan daha küçük olmalıdır.

3. Elektrodepozisyonun ıslanabilirliğini kontrol edin.

4. Elektrokaplama potansiyelini kritik değerin altında sınırlayın. Ayrıca geleneksel şarj ve deşarj mekanizması geliştirilebilir, örneğin darbe modu düşünülebilir.

5. Negatif elektrolit arayüzünü stabilize eden elektrolit katkı maddeleri ekleyin

6. Sıvı elektroliti yüksek mukavemetli jel/katı elektrolit ile değiştirin

7. Yüksek mukavemetli lityum anotun yüzey koruma tabakasını oluşturun

Son olarak, makalenin sonunda tartışma için iki soru bırakılmıştır:

1. Lityum iyonlarının elektrokimyasal reaksiyonu nerede? Biri, katı kütle transferinden sonra grafit elektrokimyasal reaksiyonunun yüzeyindeki lityum iyonlarının doyma durumuna ulaşmasıdır. İkincisi, lityum iyonları, grafit mikro kristallerinin tane sınırları boyunca grafit katmanlarına göç eder ve grafit içinde reaksiyona girer.

2. Lityum iyonları, lityum karbon bileşiği ve dendrit lityum oluşturmak için grafit ile eşzamanlı mı yoksa sıralı olarak mı reaksiyona girer?

Tartışmaya hoş geldiniz, bir mesaj bırakın ~