Litiumakkujen litiumpinnoitusilmiön tutkiminen: avain akun turvallisuuden ja suorituskyvyn turvaamiseen.

Hei ystävät! Tiedätkö, mikä ydinenergianlähde on elektronisissa laitteissa, joita emme voi elää ilman joka päivä, kuten matkapuhelimissa ja kannettavissa tietokoneissa? Aivan oikein, se on litiumakku. Mutta ymmärrätkö litiumakuissa olevan jonkin verran hankala ilmiön - litiumpinnoituksen? Tänään tutkitaan syvällisesti litiumakkujen litiumpinnoitusilmiötä, ymmärretään mistä siinä on kyse, mitä vaikutuksia sillä on ja miten voimme käsitellä sitä.

I. Mitä on litiumpinnoitus litiumakuissa?

Litiumakkujen litiumpinnoitus on kuin "pieni onnettomuus" akkumaailmassa. Yksinkertaisesti sanottuna tietyissä olosuhteissa akun litiumionien tulisi asettua hyvin negatiiviselle elektrodille, mutta sen sijaan ne saostuvat ilkikurisesti negatiivisen elektrodin pinnalle ja muuttuvat metalliksi litiumiksi, aivan kuten kasvavia pieniä oksia. Kutsumme tätä litiumdendriitiksi. Tämä ilmiö ilmenee yleensä matalassa lämpötilassa tai kun akkua ladataan ja puretaan toistuvasti. Koska tällä hetkellä positiivisesta elektrodista ulos valuvia litiumioneja ei voida normaalisti lisätä negatiiviseen elektrodiin, ja ne voivat vain "asettaa leirin" negatiivisen elektrodin pinnalle.

II. Miksi litiumpinnoitus tapahtuu?

Litiumpinnoitusilmiö ei esiinny ilman syytä. Se johtuu monista tekijöistä, jotka toimivat yhdessä.

Ensinnäkin, jos negatiivisen elektrodin "pieni talo" ei ole tarpeeksi suuri, eli negatiivisen elektrodin kapasiteetti ei riitä kaikkien positiivisesta elektrodista lähtevien litiumionien vastaanottamiseen, ylimääräiset litiumionit voivat saostua vain elektrodin pinnalle. negatiivinen elektrodi.

Toiseksi, ole varovainen lataaessasi! Jos lataat matalissa lämpötiloissa, suurella virralla tai ylilataamalla, on kuin liian monta vierasta saapuisi negatiivisen elektrodin "pieneen taloon" kerralla. Se ei kestä sitä, eikä litiumioneja voida lisätä ajoissa, joten litiumpinnoitusilmiö tapahtuu.

Lisäksi, jos akun sisäistä rakennetta ei ole suunniteltu järkevästi, esimerkiksi jos erottimessa on ryppyjä tai akkukenno on vääntynyt, se vaikuttaa litiumionien kotimatkaan ja estää niitä löytämään oikeaa suuntaa, mikä voi helposti johtaa litiumpinnoitukseen.

Lisäksi elektrolyytti on kuin "pieni opas" litiumioneille. Jos elektrolyyttimäärä on riittämätön tai elektrodilevyt eivät ole täysin tunkeutuneet, litiumionit katoavat ja litiumpinnoitus seuraa perässä.

Lopuksi, negatiivisen elektrodin pinnalla oleva SEI-kalvo on myös erittäin tärkeä! Jos se tulee liian paksuksi tai vaurioituu, litiumionit eivät pääse sisään negatiiviseen elektrodiin ja litiumpinnoitusilmiö ilmestyy.

III. Kuinka voimme ratkaista litiumpinnoituksen?

Älä huoli, meillä on tapoja käsitellä litiumpinnoitusta.

Voimme optimoida akun rakenteen. Suunnittele esimerkiksi akku järkevämmin, pienennä Overhang-nimistä aluetta, käytä usean välilehden suunnittelua ja säädä N/P-suhde salliaksesi litiumionien virtauksen sujuvammin.

Akun lataus- ja purkuolosuhteiden hallinta on myös erittäin tärkeää. Se on kuin asianmukaisten "liikennesääntöjen" järjestämistä litiumioneille. Säädä lataus- ja purkausjännitettä, virtaa ja lämpötilaa niin, että litiumpinnoitusreaktion esiintyminen on vähemmän todennäköistä.

Myös elektrolyytin koostumuksen parantaminen on hyvä asia. Voimme lisätä litiumsuoloja, lisäaineita tai apuliuottimia elektrolyytin parantamiseksi. Se ei voi vain estää elektrolyytin hajoamista, vaan myös estää litiumpinnoitusreaktion.

Voimme myös muokata negatiivisen elektrodin materiaalia. Se on kuin laittaisi "suojavaatetus" negatiiviseen elektrodiin. Pintapinnoituksen, seostuksen tai seostuksen kaltaisilla menetelmillä voimme parantaa negatiivisen elektrodin vakautta ja litiumpinnoituksen estokykyä.

Tietenkin akunhallintajärjestelmä on myös välttämätön. Se on kuin älykäs "hovimestari", joka valvoo ja älykkäästi ohjaa lataus- ja purkuprosessia reaaliajassa varmistaakseen, että akku toimii turvallisissa olosuhteissa, välttää ylilatauksen ja purkamisen ja vähentää litiumpinnoituksen riskiä.

IV. Mitä vaikutuksia litiumpinnoituksella on akkuihin?

Litiumpinnoitus ei ole hyvä asia! Se saa litiumdendriittejä kasvamaan akun sisällä. Nämä litiumdendriitit ovat kuin pieniä häiriötekijöitä. Ne voivat tunkeutua erottimeen ja aiheuttaa sisäisen oikosulun, mikä on erittäin vaarallista. Ehkä se jopa laukaisee lämpökarkaamisen ja turvallisuusonnettomuuksia. Lisäksi litiumpinnoitusprosessin aikana litiumionien määrä vähenee ja akun kapasiteetti myös heikkenee, mikä lyhentää akun käyttöikää.

V. Mikä on alhaisten lämpötilojen ja litiumpinnoituksen välinen suhde?

Matalissa lämpötiloissa elektrolyytti tulee tahmeaksi. Litiumin saostuminen negatiivisella elektrodilla on voimakkaampaa, varauksensiirtoimpedanssi kasvaa ja myös kineettiset olosuhteet huononevat. Nämä tekijät yhdistettynä ovat kuin polttoaineen lisääminen litiumpinnoitusilmiöön, mikä tekee litiumparistoista alttiimpia litiumpinnoitukselle alhaisissa lämpötiloissa ja vaikuttaa akun välittömään suorituskykyyn ja pitkäaikaiseen terveyteen.

VI. Kuinka akunhallintajärjestelmä voi vähentää litiumpinnoitusta?

Akunhallintajärjestelmä on erittäin tehokas! Se voi seurata akun parametreja reaaliajassa, aivan kuin pari tarkat silmät, jotka tarkkailevat aina akun tilannetta. Säädä sitten latausstrategiaa tietojen mukaan, jotta litiumionit ovat kuuliaisia.

Se voi myös tunnistaa epänormaaleja muutoksia akun latauskäyrässä. Kuten älykäs etsivä, se voi ennustaa litiumpinnoitusilmiön etukäteen ja välttää sen.

Lämmönhallinta on myös erittäin tärkeää! Akun hallintajärjestelmä voi lämmittää tai jäähdyttää akkua käyttölämpötilan säätelemiseksi ja antaa litiumionien liikkua sopivassa lämpötilassa litiumpinnoitusriskin vähentämiseksi.

Tasapainoinen lataus on myös välttämätöntä. Se voi varmistaa, että jokainen akkupakkauksessa oleva akku latautuu tasaisesti, aivan kuten antaisi jokaisen litiumionien löytää oman "pienen huoneensa".

Lisäksi materiaalitieteen edistymisen ansiosta voimme myös optimoida negatiivisen elektrodin materiaalin ja akun rakennesuunnittelun tehdäksemme akusta vahvemman.

Lopuksi latausnopeuden ja virranjaon säätäminen on myös ratkaisevan tärkeää. Vältä liiallista paikallista virrantiheyttä ja aseta kohtuullinen latauksen katkaisujännite, jotta litiumionit voidaan asettaa turvallisesti negatiiviseen elektrodiin.

Yhteenvetona voidaan todeta, että vaikka litiumakkujen litiumpinnoitusilmiö on hieman hankala, niin kauan kuin ymmärrämme syvästi sen syyt ja ryhdymme tehokkaisiin ehkäiseviin ja valvontatoimenpiteisiin, voimme tehdä litiumakuista turvallisempia, niillä on parempi suorituskyky ja pidempi käyttöikä. Suojellaan yhdessä litiumakkujamme!