Beim Aufladen
Litium-Ionen-Batterie , Lithium-Ausfällung reduziert nicht nur die Leistung des Akkus und verkürzt die Zyklenlebensdauer erheblich, sondern begrenzt auch die Schnellladekapazität des Akkus und kann katastrophale Folgen wie Verbrennung und Explosion verursachen.
In einer Reihe von Artikeln werden wir über die Probleme von der Makroskala der Lithium-Ionen-Batterie, Arbeitsbedingungen, in der Batterie vorhandener Gradient, elektrochemischer Test, Sicherheitstest usw.), Mikroskala (Elektrode, Partikel, Mikrostruktur usw.) .) und atomarer Skala (Atom, Ion, Molekül, Aktivierungsenergiebarriere usw.). Heute werden wir darüber diskutieren, welche Faktoren die Nebenreaktionen der Lithiumabscheidung beeinflussen:
1. Die positiven und negativen Elektroden der Lithium-Ionen-Batterie und die metallische Lithium-Referenzelektrode bilden ein Drei-Elektroden-System, wie in Abb. 1 für den Ladetest gezeigt. Es wurde festgestellt, dass je höher der Ladezustand (SOC) und die Ladestromdichte, desto niedriger die Testtemperatur, desto negativer das Potential der negativen Graphitelektrode und desto anfälliger die Nebenreaktion der Lithiumabscheidung auf der negativen Elektrodenoberfläche.
2. Lithium-Batteriestand: eine Erhöhung des N/P-Verhältnisses innerhalb eines bestimmten Bereichs hilft, den Ladezustand der negativen Elektrode auf ein niedrigeres Niveau zu begrenzen, um so die Alterungsrate der Batterie zu verringern und den Innenwiderstand der Batterie langsamer ansteigen zu lassen.
3. Reaktionskinetik der negativen Elektrode: Die Lithiumentwicklungsreaktion wird auch durch den Typ, die Morphologie und die Leitfähigkeit der negativen Elektrodenmaterialien beeinflusst. Sie beeinflussen den Grad der negativen Polarisation aus Sicht des Diffusionsmassentransfers oder des Ladungstransfers und beeinflussen somit das negative Potential und die negative Reaktion.
4. Aktivierungsenergie: die Aktivierungsenergie, die solvatisierte Lithiumionen bei der Diffusion des Elektrolyten überwinden müssen, kann vernachlässigt werden, während die Aktivierungsenergie, die solvatisierte Lithiumionen bei der Desolvatation, Diffusion durch die SEI-Membran und Ladungstransfer überwinden müssen, am höchsten ist. Mit dem Fortschreiten des Ladeprozesses nimmt die Anzahl von in die negative Elektrode eingebettetem Li + allmählich zu, die zu überwindende Aktivierungsenergie, wenn Li + in das negative aktive Material diffundiert, nimmt zu und die Festphasendiffusion wird schwieriger.
5. Temperatur: Gemäß der Arrhenius-Formel hat die Lithiumentwicklungsreaktion, wenn die Batterie bei niedriger Temperatur zirkuliert, eine größere Reaktionsgeschwindigkeit als der Lithiuminterkalationsprozess, d. h. die negative Elektrode ist anfälliger für die Lithiumentwicklungsreaktion bei niedriger Temperatur. Dies wurde durch die experimentelle Beobachtung bestätigt, dass das negative Potential von Graphit bei niedriger Temperatur negativer ist. Außerdem sind der Ladungstransfer und die Festphasendiffusion bei niedriger Temperatur langsamer, und die Reaktionsgeschwindigkeit zwischen metallischem Lithium, das auf der negativen Elektrodenoberfläche abgeschieden wird, und dem Elektrolyten nimmt ebenfalls ab.
6. Laderate: die Ladestromrate bestimmt den Lithiumionenfluss auf dem negativen Elektrodenmaterial pro Flächeneinheit. Wenn der Festphasendiffusionsprozess von Li + in der negativen Elektrode langsam ist (z. B. wenn die Temperatur zu niedrig ist, der Ladezustand hoch ist oder die Diffusion von Li + in das Material die große Aktivierungsenergie überwinden muss ) und die Ladestromdichte zu hoch ist, findet die Lithiumentwicklungsreaktion an der Oberfläche der negativen Elektrode statt. Wenn andere Bedingungen unverändert bleiben und die Stromdichte auf einen bestimmten Schwellenwert ansteigt, wird das negative Potential negativ, begleitet vom Beginn der Lithiumentwicklungsreaktion.
7. Andere: ob auf der negativen Elektrodenoberfläche eine Lithiumentwicklungsreaktion stattfindet, wird durch drei Faktoren bestimmt: Ladegeschwindigkeit, Temperatur und Ladezustand. Zum Beispiel: (1) Aufladen bei niedriger Temperatur bedeutet nicht, dass eine Lithiumentwicklungsreaktion an der negativen Elektrode stattfindet. Die Lithiumentwicklungsreaktion tritt nur auf, wenn der Ladezustand und/oder die Stromdichte einen bestimmten Schwellenwert überschreiten. (2) Wenn beim Ladevorgang einer Lithium-Ionen-Batterie eine höhere Ladestromdichte bei niedrigem Ladezustand und eine niedrigere Ladestromdichte bei hohem Ladezustand verwendet wird, kann die Lithiumentwicklungsreaktion wirksam gehemmt.
Abschluss:
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