ด้วยความนิยมในวงกว้างของรถยนต์พลังงานใหม่ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เป็นระบบไฟฟ้าที่สำคัญที่สุด นอกจากความหนาแน่นของพลังงานแล้ว ความเสถียรของวงจรและความปลอดภัยยังเป็นปัญหาสำคัญสองประการที่ต้องปรับปรุงอย่างเร่งด่วนสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเชิงพาณิชย์ เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าปรากฏการณ์ของวิวัฒนาการลิเธียมเกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อไอออนลิเธียมถูกสอดแทรกบนอิเล็กโทรดลบกราไฟต์ ส่วนหนึ่งของสารลิเธียมที่เป็นโลหะจะตกตะกอนบนพื้นผิวกราไฟท์เนื่องจากข้อจำกัดทางจลนศาสตร์ ทำให้เกิดโลหะลิเธียมที่ไม่สม่ำเสมอ ชั้น. ชั้นโลหะลิเธียมบนพื้นผิวกราไฟท์จะไม่เพียงแต่ทำให้เกิดอันตรายร้ายแรงต่อความปลอดภัย แต่ยังทำให้การเติบโตของฟิล์มอินเทอร์เฟซอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งซ้ำเติม ทำให้ลิเธียมที่ใช้งานอยู่ติดอยู่ในนั้นและกลายเป็นลิเธียมที่ตายแล้ว ไม่สามารถเข้าร่วมในวงจรลิเธียม de intercalation ที่ตามมาได้ และความจุลดลงอย่างมาก

ในชุดบทความทางเทคนิค เราจะแบ่งปันรายละเอียดของปรากฏการณ์นี้กับคุณ

บทนำ

ปฏิกิริยาคายความร้อนและความร้อนจูลที่มาพร้อมกับรอบการชาร์จและการคายประจุจะทำให้อุณหภูมิภายในของแบตเตอรี่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ก่อให้เกิดการไล่ระดับอุณหภูมิภายในแบตเตอรี่ จากนั้นจะเปลี่ยนศักย์ไฟฟ้าสมดุลของปฏิกิริยารีดอกซ์

เมื่อเร็ว ๆ นี้กลุ่มของ Cui Yi ที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดมีอยู่ PNAS วารสารตีพิมพ์ชื่อ "ภายใต้การชุบลิเธียมที่อาจเกิดขึ้นบนแอโนดกราไฟท์ที่เกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิ" งานนี้ยืนยันว่าอุณหภูมิในความเป็นเนื้อเดียวกันภายในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะทำให้เกิดศักยภาพในการวิวัฒนาการลิเธียมและ ศักยภาพการแทรกลิเธียมของส่วนอิเล็กโทรดลบกราไฟท์เบี่ยงเบนไปจากศักย์ไฟฟ้าสมดุลและจากนั้นการตกตะกอนของโลหะลิเธียมจะเกิดขึ้นที่ศักย์ไฟฟ้าที่สูงกว่า 0 V (เทียบกับ Li0/Li +) ปรากฏการณ์วิวัฒนาการลิเธียมที่ต่ำกว่าศักยภาพที่เกิดจากอุณหพลศาสตร์ ปัจจัยอธิบายได้ดีว่าทำไมแกรไฟต์แอโนดยังแสดงวิวัฒนาการของลิเธียมภายใต้สภาวะการชาร์จที่ช้า งานนี้คือการทำความเข้าใจพฤติกรรมการสะสมลิเธียมที่ไม่สม่ำเสมอและยืดอายุวงจรลิเธียมไอออนให้ดีขึ้น ให้พื้นฐานทางทฤษฎี

จุดเด่นงานวิจัย

1. ผู้คนไม่สนใจปัจจัยทางอุณหพลศาสตร์ในปรากฏการณ์การวิเคราะห์ลิเธียม งานนี้ได้ศึกษาพฤติกรรมที่ผิดปกติของการตกตะกอนของโลหะลิเธียมจากมุมมองของอุณหพลศาสตร์ผ่านการศึกษาเชิงลึกของอุณหภูมิในความเป็นเนื้อเดียวกันภายในแบตเตอรี่

2. งานนี้พิสูจน์ว่าเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ปฏิกิริยาการตกตะกอนของโลหะลิเธียมจะเกิดขึ้นในพื้นที่ของแอโนดกราไฟต์ที่ศักย์ไฟฟ้าที่สูงกว่า 0 V (เทียบกับ Li0/Li+) และวิเคราะห์โหมดการตกตะกอนของลิเธียมแบบต่างๆ ในเชิงลึก .

3. งานนี้ได้ทำการวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับการสะสมของโลหะลิเธียมบนแกรไฟต์แอโนดผ่านการทดลองและการจำลอง และมีความเข้าใจที่ครอบคลุมมากขึ้นเกี่ยวกับปรากฏการณ์วิวัฒนาการลิเธียม หวังว่ามันจะเป็นแนวทางในการปรับปรุงเทคโนโลยีการชาร์จอย่างรวดเร็วของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

คู่มือกราฟิก