دلایل تکامل لیتیوم باتری های لیتیوم یون یک پدیده غیرطبیعی بسیار رایج در صنعت باتری لیتیوم است.

ایالت های مختلف تکامل لیتیوم اغلب با دلایل مختلف مطابقت دارند. تجزیه و تحلیل دلایل با توجه به حالت تکامل لیتیوم می تواند عملکرد محصول را بهبود بخشد.

از دیدگاه کلی، دلایل تکامل لیتیوم در باتری های لیتیوم یون به پنج دسته تقسیم می شوند: تکامل لیتیوم ناشی از حاشیه الکترود منفی ناکافی؛ تکامل لیتیوم ناشی از مکانیسم شارژ؛ تکامل لیتیوم ناشی از مسیر غیر طبیعی درج لیتیوم؛ تکامل لیتیوم ناشی از مواد اصلی غیر طبیعی؛ رسوب لیتیوم در یک مکان ثابت ناشی از دلایل خاص. در زیر توضیحی از دلایل خاص تکامل لیتیوم به پنج دسته دلایل بالا آمده است.

1. تکامل لیتیوم باتری های یون لیتیوم ناشی از حاشیه الکترود منفی ناکافی

پس از آزاد شدن لیتیوم از الکترود مثبت در حین شارژ، باید مقصدی داشته باشد. به طور کلی قرار است سرنوشت در الکترود منفی تعبیه شود، اما هنگامی که الکترود منفی کافی نیست و الکترود منفی می تواند اتون های لیتیوم را کمتر از الکترون های لیتیوم deintercalated الکترود مثبت وارد کند، می توان لیتیوم را تنها بر روی سطح الکترود منفی بارش داد. الکترود منفی اضافی ناکافی را می توان شایع ترین علت بارش لیتیوم در نظر گرفت.

با توجه به موقعیت مازاد الکترود منفی کافی، می توان آن را به سه گروه زیر از شرایط تجزیه و تحلیل لیتیوم تقسیم کرد:

(1) تکامل لیتیوم با بیش از حد کافی از آند معمولی

هنگامی که الکترود منفی بیش از حد ناکافی است، فضای کافی برای قرار گرفتن اتون های لیتیوم از الکترود مثبت به الکترود منفی وجود ندارد. بنابراین تنها می توان لیتیوم فلزی را تشکیل داد و بر روی سطح الکترود منفی بارش داد. از آنجا که درجه اضافی ناکافی الکترود منفی به طور کلی یکنواخت است، و يون های ليتيوم استخراج شده از الکترود مثبت نيز به طور یکنواخت به الکترود منفی می آيند، تکامل ليتيوم ناشی از الکترود منفی ناکافی نيز يک لايه يکنوا است. شدت تکامل لیتیوم مربوط به مازاد الکترود منفی ناکافی است. درجه ارتباط نزدیکی دارد، هر چه درجه مازاد و کمبود بیشتر باشد، بارش لیتیوم جدی تر است.

(2) تجزیه و تحلیل لیتیوم در یین و یانگ

هنگامی که یک سلول باتری با پوشش سنگین در یک طرف الکترود مثبت پوشش داده شود یا به آرامی در یک طرف الکترود منفی پوشش داده شود، باعث خواهد شد که لیتیوم دو طرف الکترود منفی سلول باتری لیتیوم را در طرف دیگر رسوب دهد که معمولاً به سمت یین و یانگ معروف است. رابط سلول آند و کاتد در سمت در حال تکامل لیتیوم دقیقاً همان الکترود منفی با لیتیوم اضافی یا ناکافی است، در حالی که طرف دیگر زرد طلایی (برای آند گرافیت) است.

(3) سر الکترود مثبت بدون نازک شدن لیتیوم پوشش داده شده است

اگر سر الکترود مثبت هنگام پوشش نازک نشده باشد، پانسمان در موقعیت سر الکترود مثبت ممکن است ضخیم تر باشد، به طوری که بیش از حد و ناکافی متناظر با سر الکترود منفی وجود داشته باشد که در نتیجه نواری از سر منفی به وجود خواهد آمد. تجزیه و تحلیل لیتیوم.

2. لیتیوم اخراج باتری های یون لیتیوم به طور نادرست توسط شارژر ساخته شده

از آنجا که تکامل لیتیوم در طول مرحله شارژ رخ می دهد، تغییر در مکانیسم شارژ نیز باید یکی از دلایل تکامل لیتیوم باشد. در زیر فهرستی از چندین مورد تکامل لیتیوم به دلیل مکانیسم شارژ وجود دارد:

(1) بارش لیتیوم با شارژ درجه حرارت پایین

دلیل بارش لیتیوم در هنگام شارژ با دمای پایین این است که مقاومت درج لیتیوم الکترود منفی در دماهای پایین به طور قابل توجهی بیشتر از الکترود مثبت است. اگرچه می توان در دماهای پایین، از الکترود مثبت نسبتاً سریع، لیتیوم را حذف کرد، اما نمی توان آن ها را در زمان وارد الکترود منفی کرد و به این ترتیب باعث بارش شد. لیتیوم.

(2) تجزیه و تحلیل لیتیوم با شارژ نرخ بالا

اگر شارژ در دمای اتاق کورکورانه سرعت شارژ را افزایش دهد، الکترود منفی نیز به دلیل ناتوانی در تکمیل سریع درج لیتیوم باعث بارش لیتیوم خواهد شد. تحت طراحی نوع ظرفیت معمولی، حداکثر میزان شارژی که سلول باتری می تواند در برابر آن مقاومت کند، حدود ۱C~۱٫۵C است. اگر محصول نیاز به افزایش بیشتر جریان بار در طول استفاده، پس از آن طراحی ویژه ای از قطعه قطب و الکترولیت مورد نیاز است. در غیر این صورت هر چه نرخ بار بیشتر باشد، تکامل لیتیوم جدی تر خواهد بود.

(3) لیتیوم اضافه شارژ

هنگامی که ولتاژ شارژ یا ظرفیت شارژ باتری تا حد زیادی بیش از مقدار طراحی، یون های لیتیوم اضافی بیشتری از الکترود مثبت استخراج خواهد شد. از آنجا که الکترود منفی طراحی شده است، هیچ فضایی برای این الکترون های لیتیوم اضافی وجود ندارد. لیتیوم اجتناب ناپذیر است. در هنگام اضافه شارژ، انترترکالاسیون لیتیوم از الکترود مثبت یکنواخت است و با موقعیت قطعه قطب متفاوت نیست، بنابراین تکامل لیتیوم ناشی از اضافه شارژ نیز یک لایه یکنواخت است.

3. تکامل لیتیوم باتری های یون لیتیوم ناشی از مسیرهای غیر طبیعی درج لیتیوم

هنگام شارژ یک باتری یون لیتیوم، یون های لیتیوم از الکترود مثبت استخراج می شوند و سپس از طریق الکترولیت وارد الکترود منفی می شوند. با این حال، اگر رابط بین الکترودهای مثبت و منفی در تماس خوبی قرار ن گیرد، باعث می شود که اتون های لیتیوم بر روی سطح الکترود منفی بارش کنند. جزئیات به این قرار است:

(1) چین و چروک دیافراگم به تجزیه و تحلیل لیتیوم

هنگامی که جداکننده به دلیل کیفیت خاص خود چروکیده می شود، پس از اینکه يون های ليتيوم در موقعيت مربوطه از الکترود مثبت جدا می شوند، نمی توان آنها را به طور یکنواخت وارد الکترود منفی کرد. در نتیجه الکترود منفی در موقعیت مربوطه یا با تداخل لیتیوم ناکافی قهوه ای خواهد شد، یا به لیتیوم راه راه مانند با همان جهت crimping تبدیل خواهد شد.

(2) تغییر شکل سلول باتری برای تجزیه و تحلیل لیتیوم

هنگامی که ضخامت سلول باتری بزرگ است، تغییر شکل آن آسان است. هنگامی که تغییر شکل جدی است، قطعه قطب متناظر با موقعیت تغییر شکل یافته سلول باتری ممکن است در تماس ضعیف باشد، و در نتیجه نوار شکل لیتیوم درج منطقه ضعیف در شکل بالا، که گاهی اوقات با تجزیه و تحلیل همراه خواهد بود. لیتیوم.

(3) تشکیل معمولی و بدون فشار گرم و سرد از لیتیوم قبل از تشکیل

اگر ضخامت سلول نسبتاً بزرگ باشد، حتی اگر شکل گیری معمولی بدون فشار گرم و سرد پس از تزریق مایع انجام شود، رابط بیش از حد مشکل ساز نخواهد بود. با این حال ، برای برخی از سلول های نازک با ضخامت کمتر از 3mm ، اگر هیچ گیره در طول شکل گیری وجود دارد ، و گرم و سرد فشار دادن و یا پخت فیچر قبل از تشکیل فراموش شده ، رابط خواهد شد بدبخت تر است.

از آنجا که بسته شدن تماس بین باتری های نازک در رابط سخت است، اگر هیچ فشار قبل و حین تشکیل به سطح اعمال شود، گاز سازند نمی تواند به طور کامل تخلیه شود و تماس رابط تحت تأثیر قرار گیرد و در نتیجه درج لیتیوم نقطه مانند کافی و بارش لیتیوم نقطه مانند ناکافی خواهد بود.

۴) فیچر بدون فشار به لیتیوم تشکیل می شود

از آنجا که تشکیل فیچر است که اغلب با جریان بالا و بار بالا SOC همراه, نرخ تولید گاز در طول تشکیل سریع تر است, و رابط باتری پس از تشکیل زرد طلایی آشکار, و موقعیت مربوط به درج لیتیوم ناکافی آشکار تر به نظر می رسد. این که آیا این یک سلول نازک است که گرم و یا سرد فشرده قبل از تشکیل نیست، و یا یک سلول است که باید توسط فیچر تشکیل شده است اما تحت فشار نیست، تا زمانی که مشکل قبل از زدایی یافت می شود، سپس تخلیه جریان کوچک با فیچر و تشکیل می تواند دوباره انجام شود. رابط به طور قابل توجهی بهبود یافته است.

(5) خلاصه تجزیه و تحلیل لیتیوم :

هنگامی که مسیر درج لیتیوم غیرطبیعی است، آشکارترین ناهنجاری رابط سلول باتری، منطقه درج لیتیوم ناکافی قهوه ای است و به دنبال آن تکامل لیتیوم اندک در موقعیت مربوطه است. با توجه به فرایندها و مواد مختلف شکل گیری، پدیده بارش لیتیوم ناشی از تماس رابط ضعیف در طول شکل گیری ممکن است با تصویرسازی فوق متفاوت باشد.

4. تکامل لیتیوم باتری یون لیتیوم ناشی از مواد غیر طبیعی اصلی

در طول فرایند شارژ، مقصد از لیتیوم آیون ها نفوذ به فیلم SEI و در نهایت در الکترود منفی تعبیه شده است. اگر مشکلی با فیلم SEI یا الکترود منفی وجود داشته باشد، باعث می شود که آیون های لیتیوم ن توانند به طور معمول درج شوند، آنگاه نتیجه تنها می تواند تکامل لیتیوم باشد.

(1) لیتیوم توسط الکترود منفی خرد می شود

هنگامی که فشرده شدن ورق الکترود منفی از حد خود فراتر رود، هنگامی که ساختار الکترود منفی خرد می شود یا فضای کافی برای درج وجود ندارد، بر روی سطح الکترود منفی رسوب خواهد شد. تکامل لیتیوم ناشی از خرد شدن الکترود منفی مانند تماس شیمیایی ضعیف قابل تعمیر نیست و تأثیر مرگباری بر ظرفیت و چرخه باتری دارد.

(2) تکامل لیتیوم ناشی از الکترولیت کمتر

هنگامی که باتری با مقدار کمی مایع تزریق می شود یا زمان پیری پس از تزریق کوتاه است، الکترولیت قادر نخواهد بود به طور کامل به الکترود منفی نفوذ کند، و موقعیتی که نفوذ به طور کامل نفوذ نمی کند، یک لکه سیاه کوچک را تشکیل خواهد داد که هیچ لیتیوم تعبیه شده به عنوان در شکل بالا نشان داده شده است. ممکن است تکامل لیتیوم اندکی در اطراف نقطه سیاه وجود داشته باشد.

(3) تکامل لیتیوم با الکترولیت بی همتا

اصل تکامل لیتیوم ناشی از این دلیل به طور کامل توسط Wenwu درک نمی شود. حدس زده می شود که الکترولیت و الکترود منفی همسان نیستند، که باعث می شود فیلم SEI بیش از حد ضخیم یا ناهموار باشد و سپس مانع درج آیون های لیتیوم شود؛ یا الکترولیت نمی تواند به طور کامل به الکترود منفی نفوذ کند و باعث مشکل در درج لیتیومیون می شود.

(4) تکامل لیتیوم ناشی از جدایی مستقیم بدون اینکه تشکیل شود

اگر سلول باتری مستقیماً با حجم جداگانه ای بدون تشکیل جریان کوچک شارژ شود، فیلم SEI نمی تواند به طور مؤثری تشکیل شود که بر وارد کردن یون های لیتیوم به الکترود منفی تأثیر خواهد گذارد و باعث تکامل لیتیوم در طول فرایند شارژ خواهد شد. تصویر تجزیه و تحلیل لیتیوم مربوطه مانند یک نقطه است که در شکل بالا نشان داده شده است.

(5) محتوای آب بیش از استاندارد برای تجزیه و تحلیل لیتیوم

مقدار کمی از آب به شکل گیری فیلم SEI کمک می کند، اما هنگامی که محتوای آب از استاندارد فراتر می رود، با نمک لیتیوم موجود در الکترولیت واکنش نشان خواهد داد و ترکیب فیلم SEI را از بین خواهد رفت و در نتیجه بر وارد کردن آیون های لیتیوم به الکترود منفی و تشکیل بی نظمی ها در تصویر بالا منطقه براون تأثیر می گذارد، گاهی اوقات منطقه قهوه ای نیز تکامل لیتیوم رخ خواهد داد.