Wraz z popularyzacją na dużą skalę nowych pojazdów energetycznych, akumulatorów litowo-jonowych są najważniejszym systemem elektroenergetycznym. Oprócz gęstości energii, stabilność cyklu i bezpieczeństwo to również dwa główne problemy, które należy pilnie poprawić w przypadku komercyjnych akumulatorów litowo-jonowych. Powszechnie uważa się, że zjawisko wydzielania litu wynika z faktu, że gdy jony litu są interkalowane na grafitowej elektrodzie ujemnej, część elementarnej substancji metalicznego litu wytrąca się na powierzchni grafitu z powodu ograniczeń kinetycznych, tworząc nierówny metaliczny lit warstwa. Warstwa litu metalicznego na powierzchni grafitu spowoduje nie tylko poważne zagrożenia bezpieczeństwa, ale także pogorszy wzrost warstwy interfejsu ze stałym elektrolitem, powodując uwięzienie w niej aktywnego litu i stanie się martwym litem, niezdolnym do udziału w kolejnym cyklu deinterkalacji litu , a pojemność jest znacznie zmniejszona.

W serii artykułów technicznych podzielimy się z Państwem szczegółami tego zjawiska.

Wstęp

Reakcja egzotermiczna i ciepło Joule'a towarzyszące cyklowi ładowania i rozładowania powodują dalszy wzrost temperatury wewnętrznej akumulatora, tworząc gradient temperatury wewnątrz akumulatora, a następnie zmieniając potencjał elektrody równowagi w reakcji redoks.

Ostatnio istnieje grupa Cui Yi na Uniwersytecie Stanforda PNAS. Czasopismo opublikowało tytuł „Potencjalne powlekanie litem na anodach grafitowych spowodowane niejednorodnością temperatury” Artykuł. Ta praca potwierdziła, że ​​temperatura w jednorodności wewnątrz akumulatora litowo-jonowego spowoduje potencjał ewolucji litu i potencjał wstawiania litu grafitowej części elektrody ujemnej odbiega od potencjału elektrody równowagowej, a następnie wytrącanie metalicznego litu nastąpi przy potencjale powyżej 0 V (w porównaniu z Li0 / Li +). Te czynniki dobrze wyjaśniają, dlaczego anody grafitowe również wykazują wydzielanie litu w warunkach wolnego ładowania.Ta praca ma na celu lepsze zrozumienie nierównomiernego zachowania się litu i przedłużenie cyklu życia jonów litu.Podaj podstawy teoretyczne.

Najważniejsze informacje naukowe

1. Czynniki termodynamiczne w zjawisku analizy litu zostały przez ludzi pominięte. W ramach tej pracy zbadano nienormalne zachowanie wytrącania się litu metalicznego z perspektywy termodynamiki poprzez dogłębne badanie jednorodności temperatury wewnątrz akumulatora.

2. Praca udowadnia, że ​​wraz ze wzrostem temperatury reakcja wytrącania metalicznego litu będzie zachodziła w lokalnym obszarze anody grafitowej przy potencjale powyżej 0 V (vs Li0/Li+), a różne tryby wytrącania litu są dogłębnie analizowane .

3. W pracy tej przeprowadzono dogłębne badania nad potencjalnym osadzaniem się metalicznego litu na anodach grafitowych poprzez eksperymenty i symulacje oraz pełniejsze zrozumienie zjawiska ewolucji litu. Mamy nadzieję, że przyczyni się do ulepszenia technologii szybkiego ładowania akumulatorów litowo-jonowych.

Przewodnik graficzny