Explorer le phénomène de placage au lithium dans les batteries au lithium : la clé pour garantir la sécurité et les performances des batteries.

Hé, les amis ! Savez-vous quelle est la principale source d'énergie des appareils électroniques dont nous ne pouvons pas nous passer au quotidien, comme les téléphones portables et les ordinateurs portables ? C'est vrai, ce sont des piles au lithium. Mais comprenez-vous un phénomène quelque peu gênant dans les batteries au lithium : le placage au lithium ? Aujourd'hui, explorons en profondeur le phénomène de placage au lithium dans les batteries au lithium, comprenons de quoi il s'agit, quels impacts il entraîne et comment nous pouvons y faire face.

I. Qu'est-ce que le placage au lithium dans les batteries au lithium ?

Le placage au lithium dans les batteries au lithium est comme un « petit accident » dans le monde des batteries. En termes simples, dans des circonstances spécifiques, les ions lithium de la batterie devraient bien se déposer au niveau de l'électrode négative, mais au lieu de cela, ils précipitent malicieusement à la surface de l'électrode négative et se transforment en lithium métallique, tout comme de petites branches qui poussent. Nous appelons cela dendrite de lithium. Ce phénomène se produit généralement dans des environnements à basse température ou lorsque la batterie est chargée et déchargée à plusieurs reprises. Car à ce moment, les ions lithium s'écoulant de l'électrode positive ne peuvent pas être normalement insérés dans l'électrode négative et ne peuvent « installer leur camp » qu'à la surface de l'électrode négative.

II. Pourquoi le placage au lithium se produit-il ?

Le phénomène de placage au lithium n’apparaît pas sans raison. Cela est dû à de nombreux facteurs agissant ensemble.

Premièrement, si la « petite maison » de l'électrode négative n'est pas assez grande, c'est-à-dire que la capacité de l'électrode négative est insuffisante pour accueillir tous les ions lithium provenant de l'électrode positive, alors les ions lithium en excès ne peuvent que précipiter à la surface de l'électrode négative.

Deuxièmement, soyez prudent lors du chargement ! Si vous chargez à basse température, avec un courant important ou si vous surchargez, c'est comme si trop d'invités venaient en même temps dans la « petite maison » de l'électrode négative. Il ne peut pas le gérer et les ions lithium ne peuvent pas être insérés à temps, ce qui entraîne le phénomène de placage au lithium.

De plus, si la structure interne de la batterie n'est pas conçue de manière raisonnable, par exemple s'il y a des plis dans le séparateur ou si la cellule de la batterie est déformée, cela affectera le chemin de retour des ions lithium et les empêchera de trouver la bonne direction, ce qui peut facilement conduire au placage au lithium.

De plus, l’électrolyte est comme un « petit guide » pour les ions lithium. Si la quantité d’électrolyte est insuffisante ou si les plaques d’électrode ne sont pas complètement infiltrées, les ions lithium seront perdus et le placage au lithium suivra.

Enfin, le film SEI à la surface de l’électrode négative est également très important ! S'il devient trop épais ou endommagé, les ions lithium ne peuvent pas pénétrer dans l'électrode négative et le phénomène de placage au lithium apparaîtra.

III. Comment pouvons-nous résoudre le placage au lithium ?

Ne vous inquiétez pas, nous avons des moyens de gérer le placage au lithium.

Nous pouvons optimiser la structure de la batterie. Par exemple, concevez la batterie de manière plus raisonnable, réduisez la zone appelée surplomb, utilisez une conception à plusieurs onglets et ajustez le rapport N/P pour permettre aux ions lithium de circuler plus facilement.

Le contrôle des conditions de charge et de décharge de la batterie est également crucial. C'est comme établir des « règles de circulation » appropriées pour les ions lithium. Contrôlez la tension, le courant et la température de charge et de décharge afin que la réaction de placage au lithium soit moins susceptible de se produire.

Améliorer la composition de l'électrolyte est également une bonne chose. Nous pouvons ajouter des sels de lithium, des additifs ou des co-solvants pour améliorer l'électrolyte. Il peut non seulement inhiber la décomposition de l'électrolyte, mais également empêcher la réaction de placage au lithium.

Nous pouvons également modifier le matériau de l'électrode négative. C'est comme mettre un « vêtement de protection » sur l'électrode négative. Grâce à des méthodes telles que le revêtement de surface, le dopage ou l'alliage, nous pouvons améliorer la stabilité et la capacité de placage anti-lithium de l'électrode négative.

Bien entendu, le système de gestion de la batterie est également indispensable. C'est comme un « majordome » intelligent qui surveille et contrôle intelligemment le processus de charge et de décharge en temps réel pour garantir que la batterie fonctionne dans des conditions sûres, éviter la surcharge et la décharge et réduire le risque de placage au lithium.

IV. Quels impacts le placage au lithium a-t-il sur les batteries ?

Le placage au lithium n’est pas une bonne chose ! Cela entraînera la croissance de dendrites de lithium à l’intérieur de la batterie. Ces dendrites de lithium sont comme de petits fauteurs de troubles. Ils pourraient pénétrer dans le séparateur et provoquer un court-circuit interne très dangereux. Peut-être que cela déclenchera même un emballement thermique et des accidents de sécurité. De plus, pendant le processus de placage au lithium, le nombre d'ions lithium diminue et la capacité de la batterie diminue également, raccourcissant ainsi la durée de vie de la batterie.

V. Quelle est la relation entre les environnements à basse température et le placage au lithium ?

Dans les environnements à basse température, l'électrolyte deviendra collant. La précipitation du lithium au niveau de l'électrode négative sera plus importante, l'impédance de transfert de charge augmentera et les conditions cinétiques se détérioreront également. Ces facteurs combinés reviennent à ajouter du carburant au phénomène de placage au lithium, rendant les batteries au lithium plus sujettes au placage au lithium dans des environnements à basse température et affectant les performances immédiates et la santé à long terme de la batterie.

VI. Comment le système de gestion de la batterie peut-il réduire le placage au lithium ?

Le système de gestion de batterie est très puissant ! Il peut surveiller les paramètres de la batterie en temps réel, tout comme une paire d'yeux perçants, observant toujours la situation de la batterie. Ajustez ensuite la stratégie de charge en fonction des données pour rendre les ions lithium obéissants.

Il peut également identifier des changements anormaux dans la courbe de charge de la batterie. Tel un détective intelligent, il peut prédire à l’avance le phénomène de placage au lithium et l’éviter.

La gestion thermique est également très importante ! Le système de gestion de la batterie peut chauffer ou refroidir la batterie pour contrôler la température de fonctionnement et permettre aux ions lithium de se déplacer à une température appropriée afin de réduire le risque de placage au lithium.

Une charge équilibrée est également essentielle. Il peut garantir que chaque batterie du bloc-batterie est chargée uniformément, tout comme permettre à chaque lithium-ion de trouver sa propre « petite pièce ».

De plus, grâce aux progrès de la science des matériaux, nous pouvons également optimiser le matériau de l’électrode négative et la conception structurelle de la batterie pour la rendre plus solide.

Enfin, l’ajustement du taux de charge et de la répartition du courant est également crucial. Évitez une densité de courant locale excessive et définissez une tension de coupure de charge raisonnable pour permettre aux ions lithium d'être insérés en toute sécurité dans l'électrode négative.

En conclusion, bien que le phénomène de placage au lithium dans les batteries au lithium soit un peu gênant, tant que nous comprenons profondément ses causes et prenons des mesures de prévention et de contrôle efficaces, nous pouvons rendre les batteries au lithium plus sûres, avoir de meilleures performances et avoir une durée de vie plus longue. Travaillons ensemble pour protéger nos batteries au lithium !