Благодаря широкомасштабной популяризации автомобилей на новой энергии, литий-ионные батареи являются важнейшей энергосистемой. Помимо плотности энергии, стабильность цикла и безопасность также являются двумя основными проблемами, которые необходимо срочно улучшить для коммерческих литий-ионных батарей. Обычно считается, что явление выделения лития связано с тем фактом, что, когда ионы лития интеркалируются на графитовом отрицательном электроде, часть металлического элементарного вещества лития осаждается на поверхности графита из-за кинетических ограничений, образуя неравномерный металлический литий. слой. Слой металлического лития на поверхности графита не только вызовет серьезную угрозу безопасности, но и усугубит рост межфазной пленки твердого электролита, в результате чего активный литий, захваченный в ней, станет мертвым литием, неспособным участвовать в последующем цикле деинтеркаляции лития. , и емкость значительно уменьшается.

В серии технических статей мы поделимся с вами подробностями этого явления.

Вступление

Экзотермическая реакция и джоулева тепло, сопровождающие цикл зарядки и разрядки, заставят внутреннюю температуру батареи продолжать повышаться, образуя температурный градиент внутри батареи, а затем изменяя равновесный электродный потенциал окислительно-восстановительной реакции.

Недавно в Стэнфордском университете существует группа Цуй И. Журнал PNAS опубликовал статью под заголовком «Потенциальное литиевое покрытие на графитовых анодах, вызванное температурной неоднородностью». Эта работа подтвердила, что однородная температура внутри литий-ионной батареи вызовет потенциал выделения лития и потенциал вставки лития графитовой части отрицательного электрода отклоняется от потенциала равновесного электрода, и тогда осаждение металлического лития будет происходить при потенциале выше 0 В (по сравнению с Li0 / Li +). Это явление выделения лития с пониженным потенциалом, вызванное термодинамическими Факторы хорошо объясняют, почему графитовые аноды также демонстрируют выделение лития в условиях медленной зарядки. Эта работа призвана лучше понять неравномерное осаждение лития и продлить срок службы литий-ионного цикла. Обеспечить теоретическую основу.

Основные моменты исследования

1. Люди игнорировали термодинамические факторы в явлении анализа лития. В этой работе изучается аномальное поведение осаждения металлического лития с точки зрения термодинамики путем углубленного изучения однородности температуры внутри батареи.

2. Эта работа доказывает, что при повышении температуры реакция осаждения металлического лития будет происходить в локальной области графитового анода при потенциале выше 0 В (по сравнению с Li0 / Li +), а различные режимы осаждения лития анализируются глубже. .

3. В этой работе были проведены углубленные исследования недостаточного потенциала осаждения металлического лития на графитовых анодах посредством экспериментов и моделирования, а также получено более полное понимание явления эволюции лития. Есть надежда, что он будет способствовать совершенствованию технологии быстрой зарядки литий-ионных аккумуляторов.

Графический гид