Onderzoek naar het fenomeen lithiumplating in lithiumbatterijen: de sleutel tot het waarborgen van de veiligheid en prestaties van batterijen.

Hé, vrienden! Weet jij wat de kernenergiebron is van de elektronische apparaten waar we niet elke dag zonder kunnen, zoals mobiele telefoons en laptops? Dat klopt, het zijn lithiumbatterijen. Maar begrijpt u een enigszins lastig fenomeen bij lithiumbatterijen: lithiumplating? Laten we vandaag eens dieper ingaan op het verschijnsel van lithiumplating in lithiumbatterijen, begrijpen waar het allemaal om draait, welke gevolgen het met zich meebrengt en hoe we ermee kunnen omgaan.

I. Wat is lithiumplating in lithiumbatterijen?

Lithiumplating in lithiumbatterijen is als een "klein ongelukje" in de batterijwereld. Simpel gezegd: onder bepaalde omstandigheden zouden lithiumionen in de batterij zich goed moeten nestelen op de negatieve elektrode, maar in plaats daarvan slaan ze op ondeugende wijze neer op het oppervlak van de negatieve elektrode en veranderen ze in metallisch lithium, net zoals kleine takken groeien. Dit noemen we lithiumdendriet. Dit fenomeen treedt meestal op in omgevingen met lage temperaturen of wanneer de batterij herhaaldelijk wordt opgeladen en ontladen. Omdat op dit moment de lithiumionen die uit de positieve elektrode stromen, normaal gesproken niet in de negatieve elektrode kunnen worden ingebracht en zich alleen kunnen "kamperen" op het oppervlak van de negatieve elektrode.

II. Waarom vindt lithiumplating plaats?

Het fenomeen van lithiumplating verschijnt niet voor niets. Het wordt veroorzaakt doordat veel factoren samenwerken.

Ten eerste: als het "kleine huis" van de negatieve elektrode niet groot genoeg is, dat wil zeggen, de capaciteit van de negatieve elektrode is onvoldoende om alle lithiumionen op te vangen die van de positieve elektrode stromen, dan kunnen de overtollige lithiumionen alleen neerslaan op het oppervlak van de negatieve elektrode. de negatieve elektrode.

Ten tweede: wees voorzichtig tijdens het opladen! Als je oplaadt bij lage temperaturen, met een grote stroomsterkte of bij overladen, is het alsof er te veel gasten tegelijk naar het "kleine huis" van de negatieve elektrode komen. Het kan dit niet aan en de lithiumionen kunnen niet op tijd worden ingebracht, waardoor het fenomeen van lithiumplating optreedt.

Als de interne structuur van de batterij niet redelijk is ontworpen, bijvoorbeeld als er rimpels in de afscheider zitten of als de batterijcel vervormd is, zal dit de weg naar huis voor lithiumionen beïnvloeden en ervoor zorgen dat ze niet in de juiste richting kunnen vinden. kan gemakkelijk leiden tot lithiumplating.

Bovendien is de elektrolyt een ‘kleine gids’ voor lithiumionen. Als de hoeveelheid elektrolyt onvoldoende is of als de elektrodeplaten niet volledig zijn geïnfiltreerd, zullen de lithiumionen verloren gaan en zal lithiumplating volgen.

Tenslotte is de SEI-film op het oppervlak van de negatieve elektrode ook erg belangrijk! Als het te dik wordt of beschadigd raakt, kunnen de lithiumionen de negatieve elektrode niet binnendringen en zal het fenomeen van lithiumplating optreden.

III. Hoe kunnen we lithiumplating oplossen?

Maak je geen zorgen, we hebben manieren om met lithiumplating om te gaan.

We kunnen de batterijstructuur optimaliseren. Ontwerp de batterij bijvoorbeeld redelijker, verklein het gebied dat Overhang wordt genoemd, gebruik een ontwerp met meerdere tabbladen en pas de N/P-verhouding aan zodat lithiumionen soepeler kunnen stromen.

Het beheersen van de omstandigheden voor het opladen en ontladen van de batterij is ook van cruciaal belang. Het is hetzelfde als het opstellen van passende ‘verkeersregels’ voor lithiumionen. Controleer de laad- en ontlaadspanning, stroom en temperatuur, zodat de lithiumplatingreactie minder waarschijnlijk is.

Het verbeteren van de samenstelling van het elektrolyt is ook goed. We kunnen lithiumzouten, additieven of co-oplosmiddelen toevoegen om de elektrolyt beter te maken. Het kan niet alleen de ontleding van de elektrolyt remmen, maar ook de lithiumplateerreactie voorkomen.

We kunnen ook het negatieve elektrodemateriaal aanpassen. Het is alsof je "beschermende kleding" op de negatieve elektrode legt. Door middel van methoden zoals oppervlaktecoating, doping of legering kunnen we de stabiliteit en het anti-lithiumplateervermogen van de negatieve elektrode verbeteren.

Natuurlijk is ook het batterijmanagementsysteem essentieel. Het is als een slimme ‘butler’ die het laad- en ontlaadproces in realtime bewaakt en op intelligente wijze controleert om ervoor te zorgen dat de batterij onder veilige omstandigheden werkt, overladen en ontladen voorkomt en het risico op lithiumplating verkleint.

IV. Welke gevolgen heeft lithiumplating voor batterijen?

Lithiumplating is geen goede zaak! Hierdoor zullen lithiumdendrieten in de batterij groeien. Deze lithiumdendrieten zijn als kleine onruststokers. Ze kunnen de afscheider binnendringen en een interne kortsluiting veroorzaken, wat zeer gevaarlijk is. Misschien zal het zelfs leiden tot thermische overstroming en veiligheidsongevallen. Bovendien neemt tijdens het lithiumplatingproces het aantal lithiumionen af ​​en neemt ook de batterijcapaciteit af, waardoor de levensduur van de batterij wordt verkort.

V. Wat is de relatie tussen omgevingen met lage temperaturen en lithiumplating?

In omgevingen met lage temperaturen wordt de elektrolyt plakkerig. De lithiumprecipitatie aan de negatieve elektrode zal ernstiger zijn, de impedantie van de ladingsoverdracht zal toenemen en de kinetische omstandigheden zullen ook verslechteren. Deze factoren samen zijn als het toevoegen van brandstof aan het fenomeen van lithiumplating, waardoor lithiumbatterijen gevoeliger worden voor lithiumplating in omgevingen met lage temperaturen en de onmiddellijke prestaties en de gezondheid van de batterij op de lange termijn beïnvloeden.

VI. Hoe kan het batterijbeheersysteem de lithiumplating verminderen?

Het batterijmanagementsysteem is zeer krachtig! Het kan de batterijparameters in realtime monitoren, net als een paar scherpe ogen, die altijd de situatie van de batterij in de gaten houden. Pas vervolgens de oplaadstrategie aan op basis van de gegevens om de lithiumionen gehoorzaam te maken.

Het kan ook abnormale veranderingen in de laadcurve van de batterij identificeren. Net als een slimme detective kan het het fenomeen van lithiumplating vooraf voorspellen en vermijden.

Thermisch beheer is ook erg belangrijk! Het batterijbeheersysteem kan de batterij verwarmen of koelen om de bedrijfstemperatuur te regelen en lithiumionen op een geschikte temperatuur te laten bewegen om het risico op lithiumplating te verminderen.

Evenwichtig opladen is ook essentieel. Het kan ervoor zorgen dat elke afzonderlijke batterij in het batterijpakket gelijkmatig wordt opgeladen, net zoals elke lithiumion zijn eigen "kleine kamer" kan vinden.

Bovendien kunnen we door vooruitgang in de materiaalkunde ook het negatieve elektrodemateriaal en het structurele ontwerp van de batterij optimaliseren om de batterij sterker te maken.

Tenslotte is ook het aanpassen van de laadsnelheid en stroomverdeling cruciaal. Vermijd overmatige lokale stroomdichtheid en stel een redelijke laadafsluitspanning in, zodat lithiumionen veilig in de negatieve elektrode kunnen worden ingebracht.

Concluderend: hoewel het fenomeen van lithiumplating in lithiumbatterijen een beetje lastig is, kunnen we, zolang we de oorzaken ervan grondig begrijpen en effectieve preventie- en controlemaatregelen nemen, lithiumbatterijen veiliger maken, betere prestaties leveren en een langere levensduur hebben. Laten we samenwerken om onze lithiumbatterijen te beschermen!