Beim Aufladen Litium-Ionen-Batterie , Li + wird von der positiven Elektrode eingebettet und in die negative Elektrode eingebettet; Wenn jedoch einige Anomalien auftreten, wie z negative Elektrode in der gleichen Menge kann Li +, das nicht in die negative Elektrode eingebettet werden kann, nur Elektronen auf der Oberfläche der negativen Elektrode aufnehmen, um ein silberweißes metallisches Lithium zu bilden, das oft als Lithiumausfällung bezeichnet wird. Lithiumniederschlag verringert nicht nur die Leistung der Batterie und verkürzt die Zyklenlebensdauer erheblich, sondern begrenzt auch die Schnellladekapazität der Batterie und kann katastrophale Folgen wie Verbrennung und Explosion verursachen.

In einer Reihe von Artikeln werden folgende Probleme aus der Makroskala der Lithium-Ionen-Batterie, Arbeitsbedingungen, in der Batterie vorhandener Gradient, elektrochemischer Test, Sicherheitstest usw.), Mikroskala (Elektrode, Partikel, Mikrostruktur, etc.) und atomarer Skala (Atom, Ion, Molekül, Aktivierungsenergiebarriere etc.):

(1) Was ist die "Sicherung" der Lithiumentwicklungsreaktion?

(2) Was sind die experimentellen Phänomene der Lithiumentwicklungsreaktion?

(3) Welche Makromorphologien hat metallisches Lithium, das unter verschiedenen Bedingungen auf der negativen Elektrodenoberfläche abgeschieden wurde? Was ist der direkte experimentelle Nachweis von Nebenwirkungen?

(4) Was ist der relevante Mechanismus der Batteriealterung, die durch die Lithiumentwicklungsreaktion verursacht wird? Wie sieht die Kapazitätsabbaukurve bei diesem Prozess aus (d. h. die Änderung der Kapazitätserhaltungsrate mit der Anzahl der Zyklen)?

Mit der rasanten Entwicklung von Technologien im Zusammenhang mit Lithium-Ionen-Batterien und dem kontinuierlichen Aufkommen diversifizierter Energiespeicherbedürfnisse stellen die Menschen höhere Anforderungen an zukünftige Lithium-Ionen-Batterien:

(1) Längere Lebensdauer (bei Elektrofahrzeugen ist eine Batterielebensdauer von mehr als 10 Jahren erforderlich);

(2) Ausgezeichnete Schnellladeleistung (das Aufladen auf 80% SOC dauert nur 20 Minuten);

(3) ausgezeichnete Zyklenleistung bei niedrigen Temperaturen und Fähigkeit zur Wiederherstellung der Kapazität;

(4) Einwandfreie Sicherheitsleistung.

Interessanterweise hängen diese vier bemerkenswerten Batterieleistungen eng mit der Nebenreaktion der Lithiumentwicklung zusammen. Der Alterungsprozess der Batterie und die Änderung der Reaktionskinetik der negativen Elektrode, die durch die Nebenreaktion verursacht wird, haben einen großen Einfluss auf die oben genannten vier Leistungen.

Wenn das Litium-Ionen-Batterie geladen wird, wird Li + von der positiven Elektrode eingebettet. Dieses Li + diffundiert in den Elektrolyten zur negativen Elektrodenoberfläche und wird in das negative Elektrodenmaterial eingebettet. Nimmt man eine negative Graphitelektrode als Beispiel, tritt Lithiuminterkalation auf, wenn das negative Potential auf 200-65 MV gegenüber Li + /Li abnimmt; Wenn das Aufladen fortgesetzt wird, fällt das negative Elektrodenpotential unter 0 V gegenüber Li + /Li, und die Nebenreaktion der Lithiumabscheidung tritt auf. Zu diesem Zeitpunkt werden die Nebenreaktion der Lithiumabscheidung der negativen Elektrode und die Lithiumeinlagerungsreaktion gleichzeitig durchgeführt. Unter Berücksichtigung des Polarisationseinflusses tritt eine Nebenreaktion der Lithiumabscheidung auf, wenn die Summe des Gleichgewichtspotentials und des Überpotentials (aus ohmschem Widerstand, Ladungstransfer und Diffusionsprozess) relativ zum elektrischen Li + / Li-Paar negativ ist.

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