Ao carregar
bateria de íon de lítio , A precipitação de lítio não apenas reduz o desempenho da bateria e encurta muito o ciclo de vida, mas também limita a capacidade de carregamento rápido da bateria e pode causar consequências desastrosas, como combustão e explosão.
Em uma série de artigos discutiremos sobre os problemas da macroescala da bateria de íon-lítio, condições de trabalho, gradiente existente na bateria, teste eletroquímico, teste de segurança, etc.), microescala (eletrodo, partícula, microestrutura, etc. .) e escala atômica (átomo, íon, molécula, barreira de energia de ativação, etc.). Hoje vamos discutir sobre as evidências experimentais de efeitos colaterais da deposição de lítio foram coletadas de diferentes ângulos:
Ao comparar as baterias de íon de lítio com o mesmo modelo, os pesquisadores descobriram que a reação lateral da deposição de lítio fez com que a bateria tivesse uma taxa de envelhecimento mais rápida, e sua capacidade, densidade de energia e eficiência de energia foram significativamente atenuadas.
1. Detecte o grau de reação lateral de deposição de lítio, analisando a eficiência de coulomb: o mecanismo de envelhecimento da bateria envolvendo a reação lateral de deposição de lítio reduz a eficiência coulomb da bateria. Portanto, é um método viável para monitorar o grau de reação do lado de deposição de lítio medindo com precisão a eficiência coulomb da bateria de íon-lítio. O metal lítio gerado na reação lateral de deposição de lítio reage com o eletrólito para formar o filme SEI, o que reduz a eficiência do coulomb. Deve-se notar que a diminuição da eficiência do coulomb não é inteiramente causada pela reação lateral de deposição de lítio. Por exemplo, a queda de materiais ativos de eletrodo, a formação de filme SEI e o bloqueio de micrósporos na superfície do eletrodo aumentará a resistência interna da bateria e causará perda de capacidade irreversível. Esses fenômenos reduzirão a eficiência do coulomb.
2. A energia de ativação aparente da reação lateral de deposição de lítio é obtida analisando a curva de Arrhenius: a curva de Arrhenius pode ser obtida a partir da curva de atenuação da capacidade em diferentes temperaturas, testando o ciclo de descarga de carga da bateria de íons de lítio em diferentes temperaturas (verifique a figura abaixo). Quando a temperatura está alta, a reação lateral de deposição de lítio não ocorre, a dissolução dos materiais ativos positivos e a formação do filme SEI na superfície dos eletrodos positivos e negativos aceleram com o aumento da temperatura, e a taxa de envelhecimento da bateria também acelera; Quando a temperatura está baixa, surge no palco a reação colateral de deposição de lítio, que muda repentinamente o mecanismo de envelhecimento. Como a reação lateral de deposição de lítio torna-se cada vez mais intensa com a diminuição da temperatura, a taxa de envelhecimento da bateria acelera com a diminuição da temperatura. Resumindo, a curva de Arrhenius da bateria de íon de lítio é em forma de V, conforme mostrado na Figura 4, e sua inclinação é o valor negativo (- EA) da energia de ativação aparente durante o envelhecimento. A reação lateral de deposição de lítio tem energia de ativação aparente negativa.
3. Analisar a reação de evolução do lítio pela curva de tensão
3.1 analisar a reação de precipitação de lítio usando a plataforma de tensão da curva de descarga: se a reação lateral de deposição de lítio ocorrer durante o carregamento de baixa temperatura, a plataforma de tensão correspondente à reação de dissolução de lítio aparecerá na curva de descarga subsequente. Com o aumento da dissolução do lítio durante a descarga, a plataforma de tensão torna-se mais longa.
3.2 analisar a reação lateral da deposição de lítio usando a curva diferencial de tensão de capacidade (DQ / DU) ou curva de diferencial de capacidade de tensão (DU / DQ): ambas as curvas DQ / Du ou Du / DQ podem ser usadas para estimar a quantidade de lítio dissolvido durante descarga, e a curva Du / DQ é mais sensível.
3.3 analisar a reação lateral da deposição de lítio usando a curva de corrente de tensão após o relaxamento: durante o carregamento, o gradiente de concentração de íons de lítio é formado no material do eletrodo negativo e / ou eletrólito. Se a corrente for cortada após o carregamento, a distribuição da concentração de íons de lítio no material do eletrodo negativo e / ou eletrólito atingirá um novo equilíbrio, e a curva de tensão da corrente variando com o tempo pode ser observada neste processo. As informações obtidas a partir desta curva podem ser usadas para analisar as reações colaterais da deposição de lítio.
Observação: (1) se houver um platô de voltagem na curva de descarga ou a mudança da curva de corrente de voltagem durante o relaxamento tiver características correspondentes, isso indica que a reação lateral de deposição de lítio ocorreu durante o carregamento. No entanto, se nenhum dos fenômenos acima existir, isso não significa que a reação lateral de deposição de lítio não ocorreu. Isso pode ser porque o processo de relaxamento é inibido em baixa temperatura e as características de variação da curva de corrente de voltagem não podem ser observadas, ou a velocidade do metal lítio embutido no eletrodo negativo em alta temperatura é muito rápida para observar a plataforma de voltagem correspondente à dissolução de lítio reação.
(2) O método eletroquímico só pode medir os resultados médios em uma grande área e não tem nada a ver com a detecção de metal lítio no eletrodo negativo.
Conclusão:
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