Вивчення явища літієвого покриття в літієвих батареях: ключ до забезпечення безпеки та продуктивності батареї.

Гей, друзі! Чи знаєте ви, що є основним джерелом енергії в електронних пристроях, без яких ми не можемо жити щодня, наприклад мобільних телефонах і ноутбуках? Правильно, це літієві батареї. Але чи розумієте ви дещо неприємне явище в літієвих батареях - літієве покриття? Сьогодні давайте глибше дослідимо явище літієвого покриття в літієвих батареях, зрозуміємо, що це таке, які наслідки це приносить і як ми можемо з цим боротися.

I. Що таке літієве покриття в літієвих батареях?

Літієве покриття в літієвих батареях — це як «невеликий нещасний випадок» у світі акумуляторів. Простіше кажучи, за певних обставин іони літію в батареї повинні добре осісти на негативному електроді, але замість цього вони зловмисно осідають на поверхні негативного електрода і перетворюються на металевий літій, як і маленькі гілки. Ми називаємо це дендритом літію. Це явище зазвичай відбувається в умовах низької температури або під час багаторазового заряджання та розряджання акумулятора. Тому що в цей час іони літію, що витікають з позитивного електрода, не можуть нормально вставлятися в негативний електрод і можуть лише «розбити табір» на поверхні негативного електрода.

II. Чому відбувається літіювання?

Феномен літієвого покриття не виникає без причини. Це викликано багатьма факторами, що працюють разом.

По-перше, якщо «будиночок» негативного електрода недостатньо великий, тобто ємність негативного електрода недостатня для розміщення всіх іонів літію, що біжать від позитивного електрода, тоді надлишок іонів літію може осідати лише на поверхні негативний електрод.

По-друге, будьте обережні при зарядці! Якщо заряджати при низьких температурах, з великим струмом або перезаряджати, це все одно, що в «маленький будинок» негативного електрода приходить занадто багато гостей одночасно. Він не може впоратися з цим, і іони літію не можуть бути вставлені вчасно, тому виникає явище літієвого покриття.

Крім того, якщо внутрішня структура батареї спроектована неправильно, наприклад, якщо на сепараторі є зморшки або елемент батареї деформований, це вплине на шлях іонів літію додому та зробить їх нездатними знайти правильний напрямок, що може легко призвести до літієвого покриття.

Крім того, електроліт є як би «маленьким путівником» для іонів літію. Якщо кількість електроліту недостатня або електродні пластини не повністю просякнуті, іони літію будуть втрачені, і буде нанесено літієве покриття.

Нарешті, плівка SEI на поверхні негативного електрода також дуже важлива! Якщо він стане занадто товстим або пошкоджений, іони літію не зможуть потрапити в негативний електрод, і з’явиться явище літієвого покриття.

III. Як ми можемо вирішити літієве покриття?

Не хвилюйтеся, у нас є способи впоратися з літієвим покриттям.

Ми можемо оптимізувати структуру акумулятора. Наприклад, сконструюйте батарею більш розумно, зменшіть площу під назвою Overhang, використовуйте конструкцію з кількома вкладками та налаштуйте співвідношення N/P, щоб іони літію проходили більш плавно.

Контроль умов зарядки та розрядки акумулятора також має вирішальне значення. Це як влаштувати відповідні «правила дорожнього руху» для літій-іонів. Контролюйте напругу заряджання та розряджання, струм і температуру, щоб зменшити ймовірність виникнення реакції літієвого покриття.

Поліпшення складу електроліту теж добре. Ми можемо додати солі літію, добавки або співрозчинники, щоб покращити електроліт. Він може не тільки перешкоджати розкладанню електроліту, але й запобігати реакції літієвого покриття.

Ми також можемо модифікувати матеріал негативного електрода. Це як надіти «захисний одяг» на негативний електрод. За допомогою таких методів, як нанесення покриття на поверхню, легування або легування, ми можемо покращити стабільність і здатність негативного електрода проти літієвого покриття.

Звичайно, система керування акумулятором також важлива. Це як розумний «дворецький», який відстежує та інтелектуально контролює процес заряджання та розряджання в режимі реального часу, щоб переконатися, що акумулятор працює в безпечних умовах, уникнути перезаряджання та розряджання та зменшити ризик літієвого покриття.

IV. Як літієве покриття впливає на акумулятори?

Покриття літієм - це недобре! Це призведе до зростання літієвих дендритів всередині акумулятора. Ці літієві дендрити схожі на маленьких порушників спокою. Вони можуть проникнути в сепаратор і викликати внутрішнє коротке замикання, що є дуже небезпечним. Можливо, це навіть призведе до термічної втечі та аварій безпеки. Крім того, під час процесу літіювання кількість іонів літію зменшується, і ємність акумулятора також зменшується, скорочуючи термін служби акумулятора.

V. Який зв'язок між низькотемпературними середовищами та літієвим покриттям?

При низькій температурі електроліт стає липким. Осидання літію на негативному електроді буде сильнішим, імпеданс перенесення заряду збільшиться, а кінетичні умови також погіршаться. Поєднання цих факторів нагадує явище літієвого покриття, що робить літієві батареї більш схильними до літієвого покриття в середовищах із низькими температурами та негативно впливає на продуктивність і довготривалий стан батареї.

VI. Як система керування акумулятором може зменшити літієве покриття?

Система керування акумулятором дуже потужна! Він може контролювати параметри батареї в режимі реального часу, як пара гострих очей, постійно спостерігаючи за станом батареї. Потім відкоригуйте стратегію заряджання відповідно до даних, щоб зробити іони літію слухняними.

Він також може визначити аномальні зміни в кривій зарядки акумулятора. Як розумний детектив, він може заздалегідь передбачити явище літієвого покриття та уникнути його.

Тепловий контроль також дуже важливий! Система керування батареєю може нагрівати або охолоджувати батарею, щоб контролювати робочу температуру та дозволяти іонам літію рухатися при відповідній температурі, щоб зменшити ризик літієвого покриття.

Збалансована зарядка також важлива. Це може забезпечити рівномірний заряд кожної окремої батареї в акумуляторній батареї, так само, як дозволяючи кожному літій-іону знайти свою власну «маленьку кімнату».

Крім того, завдяки прогресу в матеріалознавстві ми також можемо оптимізувати матеріал негативного електрода та структурну конструкцію батареї, щоб зробити батарею міцнішою.

Нарешті, регулювання швидкості зарядки та розподілу струму також має вирішальне значення. Уникайте надмірної локальної щільності струму та встановіть розумну напругу відключення заряду, щоб іони літію могли безпечно вставлятися в негативний електрод.

Підсумовуючи, хоча явище літієвого покриття в літієвих батареях є дещо проблемним, доки ми глибоко розуміємо його причини та вживаємо ефективних профілактичних заходів та заходів контролю, ми можемо зробити літієві батареї безпечнішими, мати кращу продуктивність і довший термін служби. Давайте працювати разом, щоб захистити наші літієві батареї!