Дендритний літій просто означає, що коли кількість літію, вбудованого в графіт, перевищує його допуск, надлишок іонів літію з’єднається з електронами, що надходять від негативного електрода, і почнуть осідати на поверхні негативного електрода. У процесі перезарядки акумулятора в електролітне середовище виходить напруга з зовнішнього світу та внутрішні літій-іонні анодні матеріали, електроліт іонів літію також переміщається за умови різниці напруг між зовнішнім світом до вуглецевого шару. , оскільки графіт є шаруватим каналом, літій-літій увійде в канал з вуглецем з утворенням вуглецевих сполук, утворюються міжпластові сполуки графіту LiCx (x=1~6). Електрохімічну реакцію на аноді літієвої батареї можна виразити так:

У цій формулі у вас є один параметр, зображення, і якщо ви додасте обидва разом, ви отримаєте дендрит літію. Тут є концепція, з якою всі знайомі, — міжпластові з’єднання графіту. Міжпластинні сполуки графіту (скорочено GIC) — це кристалічні сполуки, в яких невуглецеві реагенти вводяться в шари графіту за допомогою фізичних або хімічних засобів для поєднання з гексагональними мережевими площинами вуглецю, зберігаючи при цьому пластинчасту структуру графіту.

Особливості гри:

Дендрит літію зазвичай осідає на позиції контакту діафрагми та негативного полюса. Студенти, які мають досвід демонтажу батарей, часто повинні виявити на діафрагмі шар сірого матеріалу. Так, це літій. Дендрит літію – це металевий літій, що утворюється після того, як іон літію отримує електрон. Металевий літій більше не може утворювати іони літію для участі в реакції заряду та розряду акумулятора, що призводить до зменшення ємності акумулятора. Дендрит літію росте від поверхні негативного електрода до діафрагми. Якщо металевий літій постійно осідає, він в кінцевому підсумку проб’є діафрагму і спричинить коротке замикання акумулятора, що спричинить проблеми з безпекою акумулятора.

Фактори впливу:

Основними факторами, що впливають на утворення дендритного літію, є шорсткість поверхні анода, градієнт концентрації іонів літію та щільність струму тощо. Крім того, плівка SEI, тип електроліту, концентрація розчиненої речовини та ефективна відстань між позитивом і негативні електроди мають певний вплив на утворення дендриту літію.

1. Негативна шорсткість поверхні

Шорсткість поверхні негативного електрода впливає на утворення дендритного літію, і чим шорсткіша поверхня, тим більше вона сприяє утворенню дендритного літію. Утворення дендритного літію включає чотири основних змісту, включаючи електрохімію, кристологію, термодинаміку та кінетику, які детально описані в статті Девіда Р. Елі.

2. Градієнт і розподіл концентрації іонів літію

Після виходу з позитивного матеріалу іони літію проходять через електроліт і мембрану, щоб отримати електрони на негативному електроді. Під час процесу заряду концентрація іонів літію в позитивному електроді поступово зростає, тоді як концентрація іонів літію в негативному електроді зменшується за рахунок безперервного прийому електронів. У розбавленому розчині з високою густиною струму концентрація іонів стає нульовою. Модель, створена Chazalviel і Chazalviel, показує, що коли концентрацію іонів зменшують до 0, негативний електрод утворює локальний просторовий заряд і формує структуру дендрита. Швидкість росту структури дендрита така ж, як і швидкість міграції іонів в електроліті.

3. Щільність струму

У статті «Ріст дендритів у літій/полімерних системах» автор вважає, що швидкість росту наконечника дендритного літію тісно пов’язана з щільністю струму, як показано в наступному рівнянні:

Фото

Якщо щільність струму зменшити, зростання дендриту літію може бути відкладено до певної міри, як показано на малюнку нижче:

Фото

Як уникнути:

Механізм утворення дендритного літію ще зрозумілий, але існують різні моделі росту металу літію. Відповідно до факторів утворення та впливу дендритного літію, утворення дендритного літію можна уникнути з таких аспектів:

1. Контролюйте рівність поверхні матеріалу анода.

2. Розмір негативних частинок повинен бути меншим за критичний термодинамічний радіус.

3. Контролювати змочуваність електроосадження.

4. Обмежте потенціал гальванічного покриття нижче критичного значення. Крім того, традиційний механізм зарядки та розрядки може бути покращений, наприклад, можна розглянути імпульсний режим.

5. Додайте електролітні добавки, які стабілізують межу негативного електроліту

6. Замініть рідкий електроліт на високоміцний гель/твердий електроліт

7. Встановіть поверхневий захисний шар високоміцного літієвого анода

Нарешті, два питання залишаються для обговорення в кінці статті:

1. Де відбувається електрохімічна реакція йонів літію? Одна полягає в тому, що іони літію на поверхні графіту електрохімічної реакції після твердого масообміну досягають стану насичення. По-друге, іони літію мігрують у шари графіту через межі зерен мікрокристалів графіту і реагують у графіті.

2. Чи взаємодіють іони літію з графітом з утворенням вуглецевої сполуки літію та дендриту літію синхронно чи послідовно?

Ласкаво просимо до обговорення, залиште повідомлення ~