Paggalugad sa hindi pangkaraniwang bagay ng lithium plating sa mga baterya ng lithium: Ang susi sa pag-iingat sa kaligtasan at pagganap ng baterya.

Hoy, mga kaibigan! Alam mo ba kung ano ang pangunahing mapagkukunan ng enerhiya sa mga elektronikong aparato na hindi natin mabubuhay nang wala araw-araw, tulad ng mga mobile phone at laptop? Tama, ito ay mga baterya ng lithium. Ngunit naiintindihan mo ba ang isang medyo mahirap na kababalaghan sa mga baterya ng lithium - lithium plating? Ngayon, tuklasin natin nang malalim ang hindi pangkaraniwang bagay ng lithium plating sa mga baterya ng lithium, unawain kung tungkol saan ito, kung ano ang mga epekto nito, at kung paano natin ito haharapin.

I. Ano ang lithium plating sa mga lithium batteries?

Ang Lithium plating sa mga lithium batteries ay parang "maliit na aksidente" sa mundo ng baterya. Sa madaling salita, sa ilalim ng mga partikular na pangyayari, ang mga lithium ions sa baterya ay dapat na tumira nang maayos sa negatibong elektrod, ngunit sa halip, malikot silang namuo sa ibabaw ng negatibong elektrod at nagiging metal na lithium, tulad ng lumalaking maliliit na sanga. Tinatawag namin itong lithium dendrite. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay kadalasang nangyayari sa mga kapaligirang mababa ang temperatura o kapag ang baterya ay paulit-ulit na na-charge at na-discharge. Dahil sa oras na ito, ang mga lithium ions na nauubusan mula sa positibong elektrod ay hindi maaaring normal na maipasok sa negatibong elektrod at maaari lamang "mag-set up ng kampo" sa ibabaw ng negatibong elektrod.

II. Bakit nangyayari ang lithium plating?

Ang lithium plating phenomenon ay hindi lumilitaw nang walang dahilan. Ito ay sanhi ng maraming mga kadahilanan na nagtutulungan.

Una, kung ang "maliit na bahay" ng negatibong elektrod ay hindi sapat na malaki, iyon ay, ang negatibong kapasidad ng elektrod ay hindi sapat upang mapaunlakan ang lahat ng mga lithium ions na tumatakbo mula sa positibong elektrod, kung gayon ang labis na mga lithium ions ay maaari lamang mag-precipitate sa ibabaw ng ang negatibong elektrod.

Pangalawa, mag-ingat kapag nagcha-charge! Kung nagcha-charge sa mababang temperatura, na may malaking agos, o nag-overcharging, parang napakaraming bisita ang pumupunta sa "maliit na bahay" ng negatibong electrode nang sabay-sabay. Hindi nito kakayanin, at ang mga lithium ions ay hindi maipasok sa oras, kaya nangyayari ang lithium plating phenomenon.

Gayundin, kung ang panloob na istraktura ng baterya ay hindi idinisenyo nang makatwiran, tulad ng kung may mga wrinkles sa separator o ang cell ng baterya ay deformed, makakaapekto ito sa daan pauwi para sa mga lithium ions at hindi nila mahanap ang tamang direksyon, na ay madaling humantong sa lithium plating.

Bilang karagdagan, ang electrolyte ay tulad ng isang "maliit na gabay" para sa mga lithium ions. Kung ang dami ng electrolyte ay hindi sapat o ang mga electrode plate ay hindi ganap na nakapasok, ang mga lithium ions ay mawawala, at ang lithium plating ay susunod.

Sa wakas, ang SEI film sa ibabaw ng negatibong elektrod ay napakahalaga din! Kung ito ay masyadong makapal o nasira, ang mga lithium ions ay hindi makapasok sa negatibong elektrod, at ang lithium plating phenomenon ay lilitaw.

III. Paano natin malulutas ang lithium plating?

Huwag mag-alala, mayroon kaming mga paraan upang harapin ang lithium plating.

Maaari naming i-optimize ang istraktura ng baterya. Halimbawa, idisenyo ang baterya nang mas makatwiran, bawasan ang lugar na tinatawag na Overhang, gumamit ng multi-tab na disenyo, at isaayos ang N/P ratio upang payagan ang mga lithium ions na dumaloy nang mas maayos.

Ang pagkontrol sa mga kondisyon ng pag-charge at pagdiskarga ng baterya ay mahalaga din. Ito ay tulad ng pag-aayos ng naaangkop na "mga panuntunan sa trapiko" para sa mga lithium ions. Kontrolin ang pag-charge at pagdiskarga ng boltahe, kasalukuyang, at temperatura upang ang reaksyon ng lithium plating ay mas malamang na mangyari.

Ang pagpapabuti ng komposisyon ng electrolyte ay mabuti din. Maaari kaming magdagdag ng lithium salts, additives, o co-solvents para mas maging mas mahusay ang electrolyte. Hindi lamang nito mapipigilan ang agnas ng electrolyte ngunit pinipigilan din ang reaksyon ng lithium plating.

Maaari rin nating baguhin ang negatibong materyal ng elektrod. Ito ay tulad ng paglalagay ng "protective na damit" sa negatibong elektrod. Sa pamamagitan ng mga pamamaraan tulad ng surface coating, doping, o alloying, mapapabuti natin ang katatagan at anti-lithium plating na kakayahan ng negatibong elektrod.

Siyempre, ang sistema ng pamamahala ng baterya ay mahalaga din. Ito ay tulad ng isang matalinong "butler" na sinusubaybayan at matalinong kinokontrol ang proseso ng pag-charge at pagdiskarga sa real time upang matiyak na gumagana ang baterya sa ilalim ng mga ligtas na kondisyon, maiwasan ang labis na pagkarga at pagdiskarga, at bawasan ang panganib ng lithium plating.

IV. Ano ang mga epekto ng lithium plating sa mga baterya?

Ang Lithium plating ay hindi magandang bagay! Ito ay magiging sanhi ng paglaki ng mga lithium dendrite sa loob ng baterya. Ang mga lithium dendrite na ito ay parang maliliit na nanggugulo. Maaari silang tumagos sa separator at magdulot ng panloob na short circuit, na lubhang mapanganib. Marahil ay mag-trigger pa ito ng thermal runaway at mga aksidente sa kaligtasan. Bukod dito, sa panahon ng proseso ng lithium plating, bumababa ang bilang ng mga lithium ions, at bababa din ang kapasidad ng baterya, na nagpapaikli sa buhay ng serbisyo ng baterya.

V. Ano ang kaugnayan sa pagitan ng mababang temperatura na kapaligiran at lithium plating?

Sa mababang temperatura na kapaligiran, ang electrolyte ay magiging malagkit. Ang pag-ulan ng lithium sa negatibong elektrod ay magiging mas malala, ang impedance ng paglilipat ng singil ay tataas, at ang mga kondisyon ng kinetic ay lalala din. Ang pinagsama-samang mga salik na ito ay tulad ng pagdaragdag ng gasolina sa lithium plating phenomenon, na ginagawang mas madaling kapitan ng lithium plating ang mga baterya ng lithium sa mababang temperatura at nakakaapekto sa agarang pagganap at pangmatagalang kalusugan ng baterya.

VI. Paano mababawasan ng sistema ng pamamahala ng baterya ang lithium plating?

Ang sistema ng pamamahala ng baterya ay napakalakas! Maaari nitong subaybayan ang mga parameter ng baterya sa real time, tulad ng isang pares ng matalas na mata, na palaging nagmamasid sa sitwasyon ng baterya. Pagkatapos ay ayusin ang diskarte sa pagsingil ayon sa data para maging masunurin ang mga lithium ions.

Maaari din nitong tukuyin ang mga abnormal na pagbabago sa curve ng pag-charge ng baterya. Tulad ng isang matalinong tiktik, maaari nitong mahulaan ang hindi pangkaraniwang bagay ng lithium plating at maiwasan ito.

Napakahalaga din ng thermal management! Ang sistema ng pamamahala ng baterya ay maaaring magpainit o magpalamig ng baterya upang makontrol ang operating temperatura at payagan ang mga lithium ions na lumipat sa isang naaangkop na temperatura upang mabawasan ang panganib ng lithium plating.

Mahalaga rin ang balanseng pagsingil. Maaari nitong tiyakin na ang bawat solong baterya sa battery pack ay pantay na na-charge, tulad ng pagpapahintulot sa bawat lithium ion na makahanap ng sarili nitong "maliit na silid".

Bukod dito, sa pamamagitan ng mga pag-unlad sa agham ng mga materyales, maaari rin nating i-optimize ang negatibong electrode material at structural na disenyo ng baterya upang palakasin ang baterya.

Sa wakas, ang pagsasaayos ng rate ng pagsingil at kasalukuyang pamamahagi ay mahalaga din. Iwasan ang sobrang local current density at magtakda ng makatwirang charging cut-off voltage upang payagan ang mga lithium ions na ligtas na maipasok sa negatibong electrode.

Sa konklusyon, bagama't ang hindi pangkaraniwang bagay ng lithium plating sa mga baterya ng lithium ay medyo mahirap, hangga't malalim nating nauunawaan ang mga sanhi nito at nagsasagawa ng mga epektibong hakbang sa pag-iwas at pagkontrol, maaari nating gawing mas ligtas ang mga baterya ng lithium, magkaroon ng mas mahusay na pagganap, at magkaroon ng mas mahabang buhay ng serbisyo. Magtulungan tayong protektahan ang ating mga lithium batteries!