Saat mengisi
baterai lithium ion
, pengendapan Lithium tidak hanya mengurangi kinerja baterai dan sangat mempersingkat masa pakai baterai, tetapi juga membatasi kapasitas pengisian cepat baterai, dan dapat menyebabkan konsekuensi bencana seperti pembakaran dan ledakan.
Dalam rangkaian artikel kami akan membahas tentang masalah dari skala makro baterai lithium-ion, kondisi kerja, gradien yang ada pada baterai, uji elektrokimia, uji keamanan, dll.), skala mikro (elektroda, partikel, struktur mikro, dll.) .) dan skala atom (atom, ion, molekul, penghalang energi aktivasi, dll.). Hari ini kita akan membahas tentang faktor-faktor apa yang mempengaruhi reaksi samping deposisi lithium:
1. Elektroda positif dan negatif dari baterai lithium-ion dan elektroda referensi lithium logam membentuk sistem tiga elektroda seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1 untuk uji pengisian. Ditemukan bahwa semakin tinggi keadaan pengisian (SOC) dan kerapatan arus pengisian, semakin rendah suhu uji, semakin negatif potensi elektroda negatif grafit, dan semakin rentan reaksi samping deposisi lithium pada permukaan elektroda negatif.
2
.
Tingkat baterai lithium:
meningkatkan rasio N / P dalam kisaran tertentu membantu membatasi status pengisian elektroda negatif ke tingkat yang lebih rendah, sehingga dapat mengurangi tingkat penuaan baterai dan membuat resistansi internal baterai meningkat lebih lambat.
3.
Kinetika reaksi elektroda negatif:
reaksi evolusi lithium juga dipengaruhi oleh jenis, morfologi dan konduktivitas bahan elektroda negatif. Mereka mempengaruhi tingkat polarisasi negatif dari perspektif perpindahan massa difusi atau transfer muatan, sehingga mempengaruhi potensial negatif dan reaksi negatif.
4.
Energi aktivasi:
energi aktivasi yang perlu diatasi ion litium terlarut dalam difusi elektrolit dapat diabaikan, sedangkan energi aktivasi yang perlu diatasi ion litium terlarut dalam proses desolvasi, difusi melalui membran SEI dan transfer muatan adalah paling tinggi. Dengan kemajuan proses pengisian, jumlah Li + yang tertanam dalam elektroda negatif secara bertahap meningkat, energi aktivasi yang harus diatasi ketika Li + berdifusi dalam bahan aktif negatif meningkat, dan difusi fase padat lebih sulit.
5.
Suhu:
menurut rumus Arrhenius, ketika baterai bersirkulasi pada suhu rendah, reaksi evolusi lithium memiliki laju reaksi yang lebih besar daripada proses interkalasi lithium, yaitu, elektroda negatif lebih rentan terhadap reaksi evolusi lithium pada suhu rendah. Ini telah diverifikasi oleh pengamatan eksperimental bahwa potensi negatif grafit lebih negatif pada suhu rendah. Selain itu, transfer muatan dan difusi fase padat lebih lambat pada suhu rendah, dan laju reaksi antara litium logam yang diendapkan pada permukaan elektroda negatif dan elektrolit juga akan menurun.
6.
Tingkat pengisian:
tingkat arus pengisian menentukan fluks ion lithium pada bahan elektroda negatif per satuan luas. Ketika proses difusi fase padat Li + di elektroda negatif lambat (misalnya, ketika suhu terlalu rendah, keadaan muatan tinggi, atau difusi Li + dalam material perlu mengatasi energi aktivasi yang besar. ), dan kerapatan arus pengisian terlalu tinggi, reaksi evolusi lithium akan terjadi pada permukaan elektroda negatif. Ketika kondisi lain tetap tidak berubah dan kerapatan arus meningkat ke ambang tertentu, potensi negatif akan menjadi negatif, disertai dengan awal reaksi evolusi lithium.
7.
Lainnya:
apakah reaksi evolusi lithium terjadi pada permukaan elektroda negatif ditentukan oleh tiga faktor: laju pengisian, suhu, dan status pengisian. Sebagai contoh: (1) pengisian pada suhu rendah tidak berarti bahwa reaksi evolusi lithium akan terjadi pada elektroda negatif. Reaksi evolusi lithium hanya terjadi ketika keadaan muatan dan / atau kerapatan arus melebihi ambang batas tertentu. (2) Dalam proses pengisian baterai lithium-ion, jika kepadatan arus pengisian yang lebih tinggi diadopsi ketika keadaan pengisian rendah dan kepadatan arus pengisian yang lebih rendah diadopsi ketika keadaan pengisian tinggi, reaksi evolusi lithium dapat efektif dihambat.
Kesimpulan:
