Utforsking av litiumbelegg-fenomenet i litiumbatterier: Nøkkelen til å ivareta batterisikkerhet og ytelse.

Hei, venner! Vet du hva kjerneenergikilden er i de elektroniske enhetene vi ikke kan leve uten hver dag, som mobiltelefoner og bærbare datamaskiner? Det stemmer, det er litiumbatterier. Men forstår du et litt plagsomt fenomen i litiumbatterier - litiumbelegg? I dag, la oss dypt utforske litiumbelegg-fenomenet i litiumbatterier, forstå hva det handler om, hvilke konsekvenser det har, og hvordan vi kan håndtere det.

I. Hva er litiumbelegg i litiumbatterier?

Litiumbelegg i litiumbatterier er som en "liten ulykke" i batteriverdenen. Enkelt sagt, under spesifikke omstendigheter, bør litiumioner i batteriet sette seg godt ned ved den negative elektroden, men i stedet faller de ut på overflaten av den negative elektroden og blir til metallisk litium, akkurat som små grener vokser. Vi kaller dette litiumdendritt. Dette fenomenet oppstår vanligvis i miljøer med lav temperatur eller når batteriet gjentatte ganger lades og utlades. For på dette tidspunktet kan ikke litiumionene som renner ut fra den positive elektroden normalt settes inn i den negative elektroden og kan bare "sette opp leir" på overflaten av den negative elektroden.

II. Hvorfor oppstår litiumbelegg?

Litiumbeleggsfenomenet dukker ikke opp uten grunn. Det er forårsaket av mange faktorer som virker sammen.

For det første, hvis det "lille huset" til den negative elektroden ikke er stort nok, det vil si at den negative elektrodekapasiteten er utilstrekkelig til å romme alle litiumionene som løper fra den positive elektroden, kan overskuddet av litiumioner bare felle ut på overflaten av den negative elektroden.

For det andre, vær forsiktig når du lader! Hvis du lader ved lave temperaturer, med stor strøm eller overlader, er det som å ha for mange gjester som kommer til det "lille huset" til den negative elektroden på en gang. Den kan ikke håndtere det, og litiumionene kan ikke settes inn i tide, så litiumpletteringsfenomenet oppstår.

Dessuten, hvis den interne strukturen til batteriet ikke er utformet rimelig, for eksempel hvis det er rynker i separatoren eller battericellen er deformert, vil det påvirke veien hjem for litiumioner og gjøre at de ikke kan finne riktig retning, noe som kan lett føre til litiumbelegg.

I tillegg er elektrolytten som en "liten guide" for litiumioner. Hvis mengden av elektrolytt er utilstrekkelig eller elektrodeplatene ikke er fullstendig infiltrert, vil litiumionene gå tapt, og litiumplettering vil følge.

Til slutt er SEI-filmen på overflaten av den negative elektroden også veldig viktig! Hvis den blir for tykk eller skadet, kan ikke litiumionene komme inn i den negative elektroden, og litiumpletteringsfenomenet vil dukke opp.

III. Hvordan kan vi løse litiumbelegg?

Ikke bekymre deg, vi har måter å håndtere litiumbelegg på.

Vi kan optimere batteristrukturen. Utform for eksempel batteriet mer fornuftig, reduser området som kalles Overhang, bruk en multi-tab-design og juster N/P-forholdet for å la litiumioner flyte jevnere.

Kontroll av batteriets lade- og utladingsforhold er også avgjørende. Det er som å ordne passende «trafikkregler» for litiumioner. Kontroller lade- og utladingsspenning, strøm og temperatur slik at det er mindre sannsynlig at litiumbeleggsreaksjonen oppstår.

Å forbedre sammensetningen av elektrolytten er også bra. Vi kan tilsette litiumsalter, tilsetningsstoffer eller hjelpeløsningsmidler for å gjøre elektrolytten bedre. Det kan ikke bare hemme nedbrytningen av elektrolytten, men også forhindre litiumpletteringsreaksjonen.

Vi kan også modifisere det negative elektrodematerialet. Det er som å sette et "beskyttelsestøy" på den negative elektroden. Gjennom metoder som overflatebelegg, doping eller legering kan vi forbedre stabiliteten og anti-litiumbeleggsevnen til den negative elektroden.

Selvfølgelig er batteristyringssystemet også viktig. Det er som en smart "butler" som overvåker og intelligent kontrollerer lade- og utladingsprosessen i sanntid for å sikre at batteriet fungerer under trygge forhold, unngå overlading og utlading, og redusere risikoen for litiumbelegg.

IV. Hvilken innvirkning har litiumbelegg på batterier?

Litiumbelegg er ikke bra! Det vil føre til at litiumdendritter vokser inne i batteriet. Disse litiumdendrittene er som små bråkmakere. De kan trenge gjennom separatoren og forårsake en intern kortslutning, noe som er svært farlig. Kanskje vil det til og med utløse termisk løping og sikkerhetsulykker. I løpet av litiumpletteringsprosessen reduseres dessuten antallet litiumioner, og batterikapasiteten vil også avta, noe som forkorter batteriets levetid.

V. Hva er forholdet mellom lavtemperaturmiljøer og litiumbelegg?

I miljøer med lav temperatur vil elektrolytten bli klissete. Litiumutfelling ved den negative elektroden vil være mer alvorlig, ladningsoverføringsimpedansen vil øke, og de kinetiske forholdene vil også forverres. Disse faktorene kombinert er som å tilføre drivstoff til litiumbeleggsfenomenet, noe som gjør litiumbatterier mer utsatt for litiumbelegg i miljøer med lav temperatur og påvirker batteriets umiddelbare ytelse og langsiktige helse.

VI. Hvordan kan batteristyringssystemet redusere litiumbelegg?

Batteristyringssystemet er veldig kraftig! Den kan overvåke batteriparametere i sanntid, akkurat som et par skarpe øyne, og alltid observere batteriets situasjon. Juster deretter ladestrategien i henhold til dataene for å gjøre litiumionene lydige.

Den kan også identifisere unormale endringer i batteriets ladekurve. Som en smart detektiv kan den forutsi litiumbeleggsfenomenet på forhånd og unngå det.

Termisk styring er også veldig viktig! Batteristyringssystemet kan varme eller avkjøle batteriet for å kontrollere driftstemperaturen og la litiumioner bevege seg ved en passende temperatur for å redusere risikoen for litiumplettering.

Balansert lading er også viktig. Det kan sørge for at hvert enkelt batteri i batteripakken lades jevnt, akkurat som å la hvert litiumion finne sitt eget "lille rom".

Videre, gjennom fremskritt innen materialvitenskap, kan vi også optimalisere det negative elektrodematerialet og den strukturelle utformingen av batteriet for å gjøre batteriet sterkere.

Til slutt er justering av ladehastighet og strømfordeling også avgjørende. Unngå for høy lokal strømtetthet og still inn en rimelig ladesperrespenning slik at litiumioner kan settes inn i den negative elektroden på en sikker måte.

Som konklusjon, selv om litiumpletteringsfenomenet i litiumbatterier er litt plagsomt, så lenge vi dypt forstår årsakene og tar effektive forebyggende og kontrolltiltak, kan vi gjøre litiumbatterier tryggere, ha bedre ytelse og lengre levetid. La oss jobbe sammen for å beskytte litiumbatteriene våre!