Во время длинного цикла обратимая емкость литий-ионный аккумулятор будет продолжать уменьшаться из-за уменьшения количества активных материалов, осаждения металлического лития, непрерывного расхода электролита, увеличения внутреннего сопротивления и теплового разгона. Среди них явление выделения лития графитового отрицательного электрода является наиболее важной причиной аккумулятор снижение емкости и внутреннее короткое замыкание.

Продолжая нашу последнюю техническую статью, мы собираемся подробнее рассказать об этом явлении ниже:

Основываясь на исследовании Li-Cu батарей, автор надеется доказать, что литий-графитовые батареи также могут подвергаться реакции выделения лития при потенциале выше 0 В (по сравнению с Li0 / Li +). Чтобы свести к минимуму влияние кинетики, исследователи снизили прикладываемый постоянный ток до -10 мА (примерно C / 25). Три платформы напряжения на рисунке 4B соответствуют различным стадиям введения лития в графит. На последней ступени третьей платформы напряжения включается нагревательное устройство (рис. 4C), и напряжение батареи быстро увеличивается из-за увеличения потенциала уравновешивающего электрода и снижения избыточного потенциала. Затем по мере продолжения реакции интеркалирования графита литием напряжение начало падать. Когда напряжение падает до 25 мВ, наклон кривой напряжения значительно падает (как показано на рисунке 4E), что полностью отличается от кривой зарядки ненагретого графита, что может означать, что ионы лития начинают осаждаться и выделять металлический литий. Когда напряжение падает до 15 мВ, приложенный ток снимается (серая стрелка на рисунке 4B). В это время напряжение внезапно увеличивается до 72 мВ из-за увеличения концентрации ионов лития между частицами графита и в электролите. Это происходит из-за растворения лития и дальнейшего внедрения лития в части неполного внедрения между слоями графита. После того, как напряжение стабилизируется до 85 мВ, постоянный ток снова подается на определенный период времени, а затем снова циклически снимается. В течение всего процесса потенциал графитового электрода всегда остается выше 0 В (по сравнению с Li0 / Li +). Из температурной кривой на рисунке 4D видно, что тенденция изменения температуры системы очень похожа на тенденцию изменения температуры электрода Li-Cu. Причиной падения температуры является рассеивание тепла, вызванное осаждением металлического лития. Когда приложенный ток снимается, растворение и дальнейшее внедрение лития между слоями графита приводит к повышению температуры батареи. После эксперимента осаждение металлического лития также можно увидеть в центральной части графитового полюсного наконечника, подтверждая, что неравномерное распределение температуры внутри аккумулятор действительно может вызвать реакцию осаждения лития на графитовом аноде при потенциале выше 0 В (по сравнению с Li0 / Li +).

Рис. 5. Выделение лития на графитовом аноде в условиях быстрой зарядки.

(c) В условиях нагрева фотография графитового отрицательного электрода после быстрой зарядки, центральная область полностью интеркалирована литием, и происходит явление выделения лития.