Zkoumání fenoménu pokovování lithiem v lithiových bateriích: Klíč k zajištění bezpečnosti a výkonu baterie.

Hej, přátelé! Víte, co je hlavním zdrojem energie v elektronických zařízeních, bez kterých se každý den neobejdeme, jako jsou mobilní telefony a notebooky? Přesně tak, jsou to lithiové baterie. Chápete ale poněkud problematický jev u lithiových baterií – lithiové pokovování? Pojďme dnes hluboce prozkoumat fenomén pokovování lithiem v lithiových bateriích, pochopit, o co jde, jaké dopady to přináší a jak se s tím můžeme vypořádat.

I. Co je lithiové pokovování v lithiových bateriích?

Pokovování lithiem v lithiových bateriích je ve světě baterií jako „malá nehoda“. Jednoduše řečeno, za určitých okolností by se lithiové ionty v baterii měly dobře usadit na záporné elektrodě, ale místo toho se škodolibě vysrážejí na povrchu záporné elektrody a mění se v kovové lithium, stejně jako rostoucí malé větve. Říkáme tomu lithium dendrit. K tomuto jevu obvykle dochází v prostředí s nízkou teplotou nebo při opakovaném nabíjení a vybíjení baterie. Protože v tomto okamžiku lithiové ionty vycházející z kladné elektrody nemohou být normálně vloženy do záporné elektrody a mohou se pouze "usadit" na povrchu záporné elektrody.

II. Proč dochází k pokovování lithiem?

Fenomén lithiové vrstvy se neobjevuje bezdůvodně. Je to způsobeno mnoha faktory, které spolupracují.

Za prvé, pokud „malý dům“ záporné elektrody není dostatečně velký, to znamená, že kapacita záporné elektrody není dostatečná k tomu, aby pojala všechny ionty lithia vycházející z kladné elektrody, pak se přebytečné ionty lithia mohou vysrážet pouze na povrchu elektrody. záporná elektroda.

Za druhé, buďte opatrní při nabíjení! Pokud nabíjíte při nízkých teplotách, velkým proudem nebo přebíjením, je to jako když do „malého domu“ záporné elektrody přichází příliš mnoho hostů najednou. Nezvládne to a ionty lithia nelze vložit včas, takže dochází k fenoménu pokovování lithiem.

Také, pokud není vnitřní struktura baterie navržena rozumně, například pokud je separátor zvrásněný nebo je článek baterie deformován, ovlivní to cestu domů pro lithiové ionty a znemožní jim najít správný směr, což může snadno vést k pokovování lithiem.

Elektrolyt je navíc jako „malý průvodce“ pro ionty lithia. Pokud je množství elektrolytu nedostatečné nebo elektrodové desky nejsou plně infiltrovány, ionty lithia se ztratí a bude následovat lithiové pokovování.

Konečně je velmi důležitý také film SEI na povrchu záporné elektrody! Pokud je příliš tlustá nebo je poškozena, ionty lithia nemohou vstoupit do záporné elektrody a objeví se fenomén pokovování lithiem.

III. Jak můžeme vyřešit lithiové pokovování?

Nebojte se, máme způsoby, jak se vypořádat s lithiovým pokovováním.

Můžeme optimalizovat strukturu baterie. Například navrhněte baterii rozumněji, zmenšete oblast nazvanou Overhang, použijte design s více kartami a upravte poměr N/P tak, aby lithiové ionty proudily plynuleji.

Zásadní je také kontrola podmínek nabíjení a vybíjení baterie. Je to jako sjednat vhodná „pravidla provozu“ pro ionty lithia. Ovládejte nabíjecí a vybíjecí napětí, proud a teplotu tak, aby reakce pokovování lithiem byla méně pravděpodobná.

Dobré je i zlepšení složení elektrolytu. Můžeme přidat soli lithia, přísady nebo pomocná rozpouštědla, aby byl elektrolyt lepší. Může nejen zabránit rozkladu elektrolytu, ale také zabránit reakci pokovování lithiem.

Můžeme také upravit materiál záporné elektrody. Je to jako nasadit "ochranný oděv" na zápornou elektrodu. Prostřednictvím metod, jako je povrchové potahování, dopování nebo legování, můžeme zlepšit stabilitu a anti-lithium pokovování záporné elektrody.

Podstatný je samozřejmě také systém správy baterie. Je to jako chytrý „butler“, který v reálném čase monitoruje a inteligentně řídí proces nabíjení a vybíjení, aby zajistil, že baterie bude fungovat za bezpečných podmínek, zabrání přebíjení a vybití a sníží riziko pokovování lithiem.

IV. Jaké dopady má lithiové pokovování na baterie?

Pokovování lithiem není dobrá věc! Způsobí to růst lithiových dendritů uvnitř baterie. Tyto lithiové dendrity jsou jako malí potížisté. Mohou proniknout do separátoru a způsobit vnitřní zkrat, což je velmi nebezpečné. Možná to dokonce vyvolá tepelný únik a bezpečnostní nehody. Navíc během procesu pokovování lithiem se počet iontů lithia snižuje a kapacita baterie se také snižuje, což zkracuje životnost baterie.

V. Jaký je vztah mezi nízkoteplotním prostředím a lithiovým pokovováním?

V prostředí s nízkou teplotou se elektrolyt stane lepkavým. Precipitace lithia na záporné elektrodě bude závažnější, zvýší se impedance přenosu náboje a také se zhorší kinetické podmínky. Kombinace těchto faktorů je jako přidání paliva k fenoménu pokovování lithiem, díky čemuž jsou lithiové baterie náchylnější k pokovování lithiem v prostředí s nízkou teplotou a ovlivňují okamžitý výkon a dlouhodobé zdraví baterie.

VI. Jak může systém správy baterie snížit lithiové pokovování?

Systém správy baterie je velmi výkonný! Dokáže monitorovat parametry baterie v reálném čase, stejně jako pár bystrých očí, přičemž vždy sleduje stav baterie. Poté upravte strategii nabíjení podle údajů, aby byly lithium ionty poslušné.

Dokáže také identifikovat abnormální změny v křivce nabíjení baterie. Jako chytrý detektiv dokáže předvídat fenomén lithiové vrstvy předem a vyhnout se mu.

Tepelný management je také velmi důležitý! Systém řízení baterie může baterii zahřívat nebo chladit, aby řídil provozní teplotu a umožnil lithiovým iontům pohybovat se při vhodné teplotě, aby se snížilo riziko pokovování lithiem.

Nezbytné je také vyvážené nabíjení. Může zajistit, že každá jednotlivá baterie v sadě baterií bude nabita rovnoměrně, stejně jako umožnit každému lithium-iontovému, aby si našel svou vlastní „malou místnost“.

Navíc díky pokrokům ve vědě o materiálech můžeme také optimalizovat materiál záporné elektrody a konstrukční návrh baterie, aby byla baterie silnější.

Zásadní je také úprava rychlosti nabíjení a rozložení proudu. Vyhněte se nadměrné místní hustotě proudu a nastavte přiměřené vypínací napětí nabíjení, aby bylo možné ionty lithia bezpečně vložit do záporné elektrody.

Závěrem lze říci, že i když je fenomén pokovování lithiem v lithiových bateriích trochu problematický, pokud hluboce rozumíme jeho příčinám a přijímáme účinná preventivní a kontrolní opatření, můžeme lithiové baterie učinit bezpečnějšími, mají lepší výkon a mají delší životnost. Pojďme společně chránit naše lithiové baterie!