Ličio baterijų dengimo ličiu reiškinio tyrinėjimas: raktas į akumuliatoriaus saugumą ir veikimą.

Ei, draugai! Ar žinote, koks yra pagrindinis energijos šaltinis elektroniniuose įrenginiuose, be kurių negalime gyventi kiekvieną dieną, pavyzdžiui, mobiliuosiuose telefonuose ir nešiojamuosiuose kompiuteriuose? Teisingai, tai ličio baterijos. Bet ar suprantate šiek tiek varginantį reiškinį ličio baterijose – ličio dengimą? Šiandien nuodugniai išnagrinėkime ličio baterijų dengimo ličiu reiškinį, supraskime, kas tai yra, kokį poveikį tai daro ir kaip galime su tuo susidoroti.

I. Kas yra ličio baterijų dengimas ličiu?

Ličio baterijų padengimas ličiu yra tarsi „maža avarija“ baterijų pasaulyje. Paprasčiau tariant, tam tikromis aplinkybėmis ličio jonai akumuliatoriuje turėtų gerai nusėsti ties neigiamu elektrodu, bet vietoj to jie išdykę nuosėdų nusėda ant neigiamo elektrodo paviršiaus ir virsta metaliniu ličiu, kaip ir augant mažoms šakoms. Mes tai vadiname ličio dendritu. Šis reiškinys dažniausiai įvyksta esant žemai temperatūrai arba kai baterija pakartotinai įkraunama ir išsikrauna. Kadangi šiuo metu ličio jonai, išeinantys iš teigiamo elektrodo, paprastai negali būti įterpti į neigiamą elektrodą ir gali tik „įkurti stovyklą“ neigiamo elektrodo paviršiuje.

II. Kodėl atsiranda ličio dengimas?

Ličio dengimo reiškinys neatsiranda be priežasties. Tai sukelia daug veiksnių, veikiančių kartu.

Pirma, jei neigiamo elektrodo „mažas namelis“ nėra pakankamai didelis, tai yra, neigiamo elektrodo talpa yra nepakankama, kad tilptų visi ličio jonai, einantys iš teigiamo elektrodo, tada ličio jonų perteklius gali nusodinti tik ant elektrodo paviršiaus. neigiamas elektrodas.

Antra, būkite atsargūs kraudami! Jei kraunate esant žemai temperatūrai, esant didelei srovei arba perkraunant, atrodo, kad į neigiamo elektrodo „mažą namą“ vienu metu ateina per daug svečių. Jis negali susidoroti, o ličio jonai negali būti įterpti laiku, todėl atsiranda ličio dengimo reiškinys.

Be to, jei akumuliatoriaus vidinė struktūra nėra pagrįstai suprojektuota, pvz., jei separatoriuje yra susiraukšlėjimo arba deformuotas akumuliatoriaus elementas, tai paveiks ličio jonų kelią namo ir jie negalės rasti teisingos krypties. gali lengvai sukelti ličio dengimą.

Be to, elektrolitas yra tarsi „mažasis vadovas“ ličio jonams. Jei elektrolito kiekis yra nepakankamas arba elektrodų plokštelės nėra visiškai įsiskverbusios, ličio jonai pasimes, o paskui bus padengtas ličiu.

Galiausiai, SEI plėvelė ant neigiamo elektrodo paviršiaus taip pat labai svarbi! Jei jis tampa per storas arba pažeistas, ličio jonai negali patekti į neigiamą elektrodą ir atsiras ličio dengimo reiškinys.

III. Kaip galime išspręsti ličio dengimą?

Nesijaudinkite, turime būdų, kaip susidoroti su ličio dengimu.

Galime optimizuoti akumuliatoriaus struktūrą. Pavyzdžiui, suprojektuokite akumuliatorių protingiau, sumažinkite plotą, vadinamą iškyša, naudokite kelių skirtukų dizainą ir sureguliuokite N/P santykį, kad ličio jonai tekėtų sklandžiau.

Taip pat labai svarbu kontroliuoti akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo sąlygas. Tai tarsi atitinkamų „eismo taisyklių“ sutvarkymas ličio jonams. Kontroliuokite įkrovimo ir iškrovimo įtampą, srovę ir temperatūrą, kad būtų mažesnė tikimybė, kad įvyks ličio dengimo reakcija.

Taip pat naudinga pagerinti elektrolito sudėtį. Norėdami pagerinti elektrolitą, galime pridėti ličio druskų, priedų ar kitų tirpiklių. Jis gali ne tik slopinti elektrolito skilimą, bet ir užkirsti kelią ličio dengimo reakcijai.

Taip pat galime modifikuoti neigiamo elektrodo medžiagą. Tai tarsi „apsauginių drabužių“ uždėjimas ant neigiamo elektrodo. Naudodami tokius metodus kaip paviršiaus dengimas, legiravimas ar legiravimas, galime pagerinti neigiamo elektrodo stabilumą ir antiličio dengimą.

Žinoma, būtina ir akumuliatoriaus valdymo sistema. Tai tarsi išmanusis „liokajus“, kuris realiu laiku stebi ir išmaniai valdo įkrovimo ir iškrovimo procesą, siekdamas užtikrinti, kad akumuliatorius veiktų saugiomis sąlygomis, išvengtų perkrovimo ir išsikrovimo bei sumažintų ličio padengimo riziką.

IV. Kokį poveikį ličio dengimas turi baterijoms?

Ličio dengimas nėra geras dalykas! Dėl to akumuliatoriaus viduje augs ličio dendritai. Šie ličio dendritai yra tarsi maži rūpesčių sukėlėjai. Jie gali prasiskverbti į separatorių ir sukelti vidinį trumpąjį jungimą, o tai labai pavojinga. Galbūt tai netgi sukels šiluminio bėgimo ir saugumo avarijas. Be to, ličio dengimo proceso metu ličio jonų skaičius mažėja, o akumuliatoriaus talpa taip pat sutrumpėja, todėl sutrumpėja akumuliatoriaus tarnavimo laikas.

V. Koks ryšys tarp žemos temperatūros aplinkos ir ličio dengimo?

Žemoje temperatūroje elektrolitas taps lipnus. Ličio nusodinimas prie neigiamo elektrodo bus stipresnis, padidės krūvio perdavimo varža, taip pat pablogės kinetinės sąlygos. Šie veiksniai kartu yra tarsi degalų papildymas ličio dengimo reiškiniui, todėl ličio baterijos yra labiau linkusios padengti ličiu žemos temperatūros aplinkoje ir turi įtakos tiesioginiam akumuliatoriaus veikimui ir ilgalaikei sveikatai.

VI. Kaip akumuliatoriaus valdymo sistema gali sumažinti ličio dengimą?

Baterijos valdymo sistema yra labai galinga! Jis gali stebėti baterijos parametrus realiu laiku, kaip pora žvalių akių, visada stebinti akumuliatoriaus padėtį. Tada pakoreguokite įkrovimo strategiją pagal duomenis, kad ličio jonai būtų paklusnūs.

Jis taip pat gali nustatyti nenormalius akumuliatoriaus įkrovimo kreivės pokyčius. Kaip ir išmanusis detektyvas, jis gali iš anksto numatyti ličio dengimo reiškinį ir jo išvengti.

Šilumos valdymas taip pat labai svarbus! Akumuliatoriaus valdymo sistema gali šildyti arba vėsinti akumuliatorių, kad būtų galima valdyti darbinę temperatūrą ir leisti ličio jonams judėti tinkamoje temperatūroje, kad sumažėtų ličio padengimo rizika.

Taip pat būtinas subalansuotas įkrovimas. Jis gali užtikrinti, kad kiekviena akumuliatoriaus baterija būtų įkraunama tolygiai, lygiai taip pat, kaip leidžia kiekvienam ličio jonui rasti savo „mažą patalpą“.

Be to, dėl medžiagų mokslo pažangos mes taip pat galime optimizuoti neigiamo elektrodo medžiagą ir akumuliatoriaus konstrukciją, kad baterija būtų tvirtesnė.

Galiausiai taip pat labai svarbu koreguoti įkrovimo greitį ir srovės paskirstymą. Venkite per didelio vietinio srovės tankio ir nustatykite pagrįstą įkrovimo išjungimo įtampą, kad ličio jonai būtų saugiai įkišti į neigiamą elektrodą.

Apibendrinant galima pasakyti, kad nors ličio baterijų padengimo ličiu reiškinys yra šiek tiek varginantis, tol, kol mes gerai suprantame jo priežastis ir imsimės veiksmingų prevencinių ir kontrolės priemonių, galime padaryti ličio baterijas saugesnes, geresnes eksploatacines savybes ir ilgesnį tarnavimo laiką. Dirbkime kartu, kad apsaugotume savo ličio baterijas!