Litija pārklājuma parādības izpēte litija akumulatoros: galvenais, lai nodrošinātu akumulatora drošību un veiktspēju.

Čau, draugi! Vai jūs zināt, kas ir galvenais enerģijas avots elektroniskajās ierīcēs, bez kurām mēs nevaram iztikt katru dienu, piemēram, mobilajos tālruņos un klēpjdatoros? Tieši tā, tas ir litija baterijas. Bet vai jūs saprotat nedaudz apgrūtinošu parādību litija akumulatoros - litija pārklājumu? Šodien padziļināti izpētīsim litija pārklājuma fenomenu litija baterijās, sapratīsim, kas tas ir, kādu ietekmi tas rada un kā ar to cīnīties.

I. Kas ir litija pārklājums litija baterijās?

Litija pārklājums litija akumulatoros ir kā "mazs negadījums" akumulatoru pasaulē. Vienkārši sakot, īpašos apstākļos litija joniem akumulatorā vajadzētu labi nogulsnēties pie negatīvā elektroda, bet tā vietā tie palaidnīgi nogulsnējas uz negatīvā elektroda virsmas un pārvēršas metāliskā litijā, gluži kā augot maziem zariem. Mēs to saucam par litija dendrītu. Šī parādība parasti rodas vidēs ar zemu temperatūru vai kad akumulators tiek atkārtoti uzlādēts un izlādēts. Jo šobrīd litija jonus, kas izplūst no pozitīvā elektroda, parasti nevar ievietot negatīvajā elektrodā, un tie var tikai "izveidot nometni" uz negatīvā elektroda virsmas.

II. Kāpēc notiek litija pārklājums?

Litija pārklājuma parādība neparādās bez iemesla. To izraisa daudzi faktori, kas darbojas kopā.

Pirmkārt, ja negatīvā elektroda "mazā mājiņa" nav pietiekami liela, tas ir, negatīvā elektroda kapacitāte nav pietiekama, lai uzņemtu visus litija jonus, kas plūst no pozitīvā elektroda, tad litija jonu pārpalikums var izgulsnēties tikai uz elektroda virsmas. negatīvais elektrods.

Otrkārt, esiet uzmanīgi uzlādējot! Ja uzlāde notiek zemā temperatūrā, ar lielu strāvu vai pārlādēšanu, tas ir tā, it kā uz negatīvā elektroda "mazo māju" vienlaikus nāk pārāk daudz viesu. Tas nevar tikt galā ar to, un litija jonus nevar ievietot savlaicīgi, tāpēc rodas litija pārklājuma parādība.

Turklāt, ja akumulatora iekšējā struktūra nav izstrādāta saprātīgi, piemēram, ja separatorā ir krokas vai akumulatora elementi ir deformēti, tas ietekmēs litija jonu mājupceļu un nespēs atrast pareizo virzienu. var viegli novest pie litija pārklājuma.

Turklāt elektrolīts ir kā "mazs ceļvedis" litija joniem. Ja elektrolīta daudzums ir nepietiekams vai elektrodu plāksnes nav pilnībā infiltrētas, litija joni pazudīs un sekos litija pārklājums.

Visbeidzot, ļoti svarīga ir arī SEI plēve uz negatīvā elektroda virsmas! Ja tas kļūst pārāk biezs vai ir bojāts, litija joni nevar iekļūt negatīvajā elektrodā, un parādīsies litija pārklājuma parādība.

III. Kā mēs varam atrisināt litija pārklājumu?

Neuztraucieties, mums ir veidi, kā tikt galā ar litija pārklājumu.

Mēs varam optimizēt akumulatora struktūru. Piemēram, izstrādājiet akumulatoru saprātīgāk, samaziniet laukumu, ko sauc par pārkarēm, izmantojiet vairāku cilņu dizainu un pielāgojiet N/P attiecību, lai litija joni plūst vienmērīgāk.

Izšķiroša nozīme ir arī akumulatora uzlādes un izlādes apstākļu kontrolei. Tas ir kā litija joniem atbilstošu "satiksmes noteikumu" sakārtošana. Kontrolējiet uzlādes un izlādes spriegumu, strāvu un temperatūru, lai litija pārklājuma reakcija būtu mazāka.

Labi ir arī elektrolīta sastāva uzlabošana. Mēs varam pievienot litija sāļus, piedevas vai līdzšķīdinātājus, lai uzlabotu elektrolītu. Tas var ne tikai kavēt elektrolīta sadalīšanos, bet arī novērst litija pārklājuma reakciju.

Mēs varam arī modificēt negatīvā elektroda materiālu. Tas ir tāpat kā uzlikt "aizsargtērpu" uz negatīvā elektroda. Izmantojot tādas metodes kā virsmas pārklāšana, dopings vai leģēšana, mēs varam uzlabot negatīvā elektroda stabilitāti un pretlitija pārklājuma spēju.

Protams, būtiska ir arī akumulatora vadības sistēma. Tas ir kā gudrs "sulainis", kas reāllaikā uzrauga un gudri kontrolē uzlādes un izlādes procesu, lai nodrošinātu, ka akumulators darbojas drošos apstākļos, izvairītos no pārlādēšanas un izlādes, kā arī samazinātu litija pārklājuma risku.

IV. Kā litija pārklājums ietekmē akumulatorus?

Litija pārklājums nav laba lieta! Tas izraisīs litija dendritu augšanu akumulatora iekšpusē. Šie litija dendrīti ir kā mazi nekārtību cēlēji. Tie var iekļūt separatorā un izraisīt iekšēju īssavienojumu, kas ir ļoti bīstami. Varbūt tas pat izraisīs termisku bēgšanu un drošības negadījumus. Turklāt litija pārklāšanas procesā litija jonu skaits samazinās, kā arī samazināsies akumulatora ietilpība, saīsinot akumulatora kalpošanas laiku.

V. Kāda ir saistība starp zemas temperatūras vidi un litija pārklājumu?

Zemas temperatūras vidē elektrolīts kļūs lipīgs. Litija nokrišņi pie negatīvā elektroda būs stiprāki, palielināsies lādiņa pārneses pretestība, kā arī pasliktināsies kinētiskie apstākļi. Šie faktori kopā ir kā degvielas pievienošana litija pārklājuma parādībai, padarot litija baterijas vairāk pakļautas litija pārklājumam zemas temperatūras vidē un ietekmējot akumulatora tūlītēju veiktspēju un ilgtermiņa veselību.

VI. Kā akumulatora vadības sistēma var samazināt litija pārklājumu?

Akumulatora vadības sistēma ir ļoti jaudīga! Tas var reāllaikā pārraudzīt akumulatora parametrus, tāpat kā acu pāris, kas vienmēr uzrauga akumulatora stāvokli. Pēc tam pielāgojiet uzlādes stratēģiju atbilstoši datiem, lai litija joni būtu paklausīgi.

Tas var arī noteikt patoloģiskas izmaiņas akumulatora uzlādes līknē. Tāpat kā gudrs detektīvs, tas var iepriekš paredzēt litija pārklājuma parādību un izvairīties no tā.

Arī siltuma vadība ir ļoti svarīga! Akumulatora vadības sistēma var sildīt vai atdzesēt akumulatoru, lai kontrolētu darba temperatūru un ļautu litija joniem pārvietoties atbilstošā temperatūrā, lai samazinātu litija pārklājuma risku.

Svarīga ir arī sabalansēta uzlāde. Tas var nodrošināt, ka katrs atsevišķs akumulators akumulatora komplektā tiek uzlādēts vienmērīgi, tāpat kā ļaujot katram litija jonam atrast savu "mazo telpu".

Turklāt, izmantojot materiālu zinātnes sasniegumus, mēs varam arī optimizēt negatīvo elektrodu materiālu un akumulatora konstrukcijas dizainu, lai akumulators būtu stiprāks.

Visbeidzot, izšķiroša nozīme ir arī uzlādes ātruma un strāvas sadalījuma pielāgošanai. Izvairieties no pārmērīga lokālas strāvas blīvuma un iestatiet saprātīgu uzlādes atslēgšanas spriegumu, lai litija jonus varētu droši ievietot negatīvajā elektrodā.

Noslēgumā jāsaka, ka, lai gan litija pārklājuma parādība litija baterijās ir nedaudz apgrūtinoša, ja vien mēs dziļi izprotam tās cēloņus un veicam efektīvus profilakses un kontroles pasākumus, mēs varam padarīt litija baterijas drošākas, tām ir labāka veiktspēja un ilgāks kalpošanas laiks. Strādāsim kopā, lai aizsargātu mūsu litija baterijas!