Изследване на феномена на литиево покритие в литиевите батерии: Ключът към запазване на безопасността и производителността на батерията.

Хей приятели! Знаете ли какъв е основният източник на енергия в електронните устройства, без които не можем да живеем всеки ден, като мобилни телефони и лаптопи? Точно така, това са литиеви батерии. Но разбирате ли един донякъде обезпокоителен феномен при литиевите батерии - литиево покритие? Днес нека проучим задълбочено феномена на литиево покритие в литиевите батерии, да разберем за какво става въпрос, какви въздействия носи и как можем да се справим с него.

I. Какво е литиево покритие в литиевите батерии?

Литиевото покритие в литиевите батерии е като „малък инцидент“ в света на батериите. Казано по-просто, при определени обстоятелства литиевите йони в батерията трябва да се утаят добре на отрицателния електрод, но вместо това те злонамерено се утаяват върху повърхността на отрицателния електрод и се превръщат в метален литий, точно като отглеждане на малки клони. Ние наричаме това литиев дендрит. Това явление обикновено се случва в среда с ниска температура или когато батерията се зарежда и разрежда многократно. Тъй като по това време литиевите йони, изтичащи от положителния електрод, не могат нормално да бъдат вкарани в отрицателния електрод и могат само да "устроят лагер" на повърхността на отрицателния електрод.

II. Защо се получава литиево покритие?

Феноменът на литиево покритие не се появява без причина. Причинява се от много фактори, които работят заедно.

Първо, ако "малката къща" на отрицателния електрод не е достатъчно голяма, тоест капацитетът на отрицателния електрод е недостатъчен, за да побере всички литиеви йони, протичащи от положителния електрод, тогава излишните литиеви йони могат да се утаят само на повърхността на отрицателния електрод.

Второ, внимавайте при зареждане! Ако зареждате при ниски температури, с голям ток или презареждане, това е все едно да имате твърде много гости, които идват в „малката къща“ на отрицателния електрод наведнъж. Той не може да се справи и литиевите йони не могат да бъдат вкарани навреме, така че възниква феноменът на литиево покритие.

Също така, ако вътрешната структура на батерията не е проектирана разумно, като например ако има гънки в разделителя или клетката на батерията е деформирана, това ще повлияе на пътя към дома за литиевите йони и ще ги направи неспособни да намерят правилната посока, което може лесно да доведе до литиево покритие.

Освен това електролитът е като "малък пътеводител" за литиевите йони. Ако количеството електролит е недостатъчно или електродните пластини не са напълно инфилтрирани, литиевите йони ще се загубят и ще последва литиево покритие.

И накрая, SEI филмът на повърхността на отрицателния електрод също е много важен! Ако стане твърде дебел или е повреден, литиевите йони не могат да влязат в отрицателния електрод и ще се появи феноменът на литиево покритие.

III. Как можем да решим литиево покритие?

Не се притеснявайте, имаме начини да се справим с литиево покритие.

Можем да оптимизираме структурата на батерията. Например, проектирайте батерията по-разумно, намалете зоната, наречена Overhang, използвайте дизайн с множество раздели и регулирайте съотношението N/P, за да позволите на литиевите йони да протичат по-плавно.

Контролът на условията за зареждане и разреждане на батерията също е от решаващо значение. Това е като да организирате подходящи "правила за движение" за литиеви йони. Контролирайте напрежението, тока и температурата на зареждане и разреждане, така че реакцията на литиево покритие да е по-малка.

Подобряването на състава на електролита също е добро. Можем да добавим литиеви соли, добавки или съразтворители, за да направим електролита по-добър. Той може не само да инхибира разлагането на електролита, но и да предотврати реакцията на литиево покритие.

Можем също да модифицираме материала на отрицателния електрод. Това е като да поставите "защитно облекло" на отрицателния електрод. Чрез методи като повърхностно покритие, допинг или легиране можем да подобрим стабилността и способността за антилитиево покритие на отрицателния електрод.

Разбира се, системата за управление на батерията също е от съществено значение. Той е като интелигентен „иконом“, който наблюдава и интелигентно контролира процеса на зареждане и разреждане в реално време, за да гарантира, че батерията работи при безопасни условия, избягва презареждане и разреждане и намалява риска от литиево покритие.

IV. Какво въздействие оказва литиевото покритие върху батериите?

Литиевото покритие не е добро нещо! Това ще доведе до растеж на литиеви дендрити вътре в батерията. Тези литиеви дендрити са като малки размирници. Те могат да проникнат в сепаратора и да причинят вътрешно късо съединение, което е много опасно. Може би дори ще предизвика топлинно бягане и инциденти с безопасността. Освен това, по време на процеса на литиево покритие, броят на литиевите йони намалява и капацитетът на батерията също ще намалее, скъсявайки живота на батерията.

V. Каква е връзката между нискотемпературни среди и литиево покритие?

В среда с ниска температура електролитът ще стане лепкав. Литиевото утаяване при отрицателния електрод ще бъде по-тежко, импедансът на преноса на заряда ще се увеличи и кинетичните условия също ще се влошат. Комбинацията от тези фактори е като добавяне на гориво към феномена на литиево покритие, което прави литиевите батерии по-податливи на литиево покритие в среда с ниска температура и влияе върху непосредствената производителност и дългосрочното здраве на батерията.

VI. Как системата за управление на батерията може да намали литиевото покритие?

Системата за управление на батерията е много мощна! Той може да наблюдава параметрите на батерията в реално време, точно като чифт проницателни очи, винаги наблюдавайки ситуацията на батерията. След това коригирайте стратегията за зареждане според данните, за да направите литиевите йони послушни.

Той може също да идентифицира необичайни промени в кривата на зареждане на батерията. Подобно на интелигентен детектив, той може да предвиди феномена на литиево покритие предварително и да го избегне.

Топлинното управление също е много важно! Системата за управление на батерията може да загрява или охлажда батерията, за да контролира работната температура и да позволи на литиевите йони да се движат при подходяща температура, за да намали риска от литиево покритие.

Балансираното зареждане също е от съществено значение. Той може да гарантира, че всяка отделна батерия в комплекта батерии е заредена равномерно, точно както позволява на всеки литиево-йонен йон да намери своя собствена "малка стая".

Освен това, чрез напредъка в науката за материалите, ние можем също да оптимизираме материала на отрицателния електрод и структурния дизайн на батерията, за да я направим по-здрава.

И накрая, регулирането на скоростта на зареждане и разпределението на тока също е от решаващо значение. Избягвайте прекомерната локална плътност на тока и задайте разумно напрежение на прекъсване на зареждането, за да позволите литиевите йони да бъдат безопасно вкарани в отрицателния електрод.

В заключение, въпреки че феноменът на литиево покритие в литиевите батерии е малко обезпокоителен, стига да разберем задълбочено причините му и да предприемем ефективни превантивни и контролни мерки, можем да направим литиевите батерии по-безопасни, да имат по-добра производителност и да имат по-дълъг експлоатационен живот. Нека работим заедно, за да защитим нашите литиеви батерии!