ในระหว่างรอบยาว ความจุย้อนกลับของ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน จะลดลงอย่างต่อเนื่องเนื่องจากการลดลงของวัสดุที่ใช้งาน, การตกตะกอนของโลหะลิเธียม, การใช้อิเล็กโทรไลต์อย่างต่อเนื่อง, การเพิ่มขึ้นของความต้านทานภายในและการหลีกเลี่ยงความร้อน ในหมู่พวกเขา ปรากฏการณ์วิวัฒนาการลิเธียมของขั้วลบกราไฟท์เป็นสาเหตุที่สำคัญที่สุดของ แบตเตอรี่ การเสื่อมสภาพของความจุและการลัดวงจรภายใน

ต่อจากบทความทางเทคนิคล่าสุดของเรา ตอนนี้เราจะอธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้ด้านล่าง:

จากการศึกษาแบตเตอรี่ Li-Cu ผู้เขียนหวังที่จะพิสูจน์ว่าแบตเตอรี่ Li-graphite สามารถเกิดปฏิกิริยาวิวัฒนาการลิเธียมที่ศักย์ไฟฟ้าสูงกว่า 0 V (เทียบกับ Li0/Li+) เพื่อลดผลกระทบของจลนศาสตร์ นักวิจัยได้ลดกระแสคงที่ที่ใช้เป็น -10 mA (ประมาณ C/25) สามแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าในรูปที่ 4B สอดคล้องกับขั้นตอนการแทรกลิเธียมของกราไฟท์ที่แตกต่างกัน ในขั้นตอนสุดท้ายของแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าที่สาม อุปกรณ์ทำความร้อนจะเปิดอยู่ (รูปที่ 4C) และแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของศักย์ไฟฟ้าสมดุลและการลดลงของศักย์ไฟฟ้า จากนั้นในขณะที่ปฏิกิริยาการแทรกสอดลิเธียมกราไฟท์ยังคงดำเนินต่อไป แรงดันไฟฟ้าก็เริ่มลดลง เมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงเหลือ 25 mV ความลาดเอียงของเส้นโค้งแรงดันไฟฟ้าจะลดลงอย่างมาก (ดังแสดงในรูปที่ 4E) ซึ่งแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากกราฟการชาร์จแบบกราไฟท์ที่ไม่ผ่านการทำความร้อน ซึ่งอาจหมายความว่าลิเธียมไอออนจะเริ่มสะสมและตกตะกอนโลหะลิเธียม เมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงเหลือ 15 mV กระแสไฟฟ้าที่ใช้จะถูกลบออก (ลูกศรสีเทาในรูปที่ 4B) ในเวลานี้ แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันเป็น 72 mV เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของลิเธียมไอออนระหว่างอนุภาคกราไฟต์และในอิเล็กโทรไลต์ นี่เป็นเพราะการละลายของลิเธียมและการแทรกสอดเพิ่มเติมของลิเธียมในส่วนแทรกซ้อนที่ไม่สมบูรณ์ระหว่างชั้นกราไฟท์ หลังจากที่แรงดันไฟฟ้าคงที่ที่ 85 mV แล้ว กระแสคงที่จะถูกนำไปใช้ใหม่เป็นระยะเวลาหนึ่งแล้วจึงนำออกอีกครั้งตามรอบ ในระหว่างกระบวนการทั้งหมด ศักยภาพของอิเล็กโทรดกราไฟท์ยังคงสูงกว่า 0 V เสมอ (เทียบกับ Li0/Li+) จะเห็นได้จากเส้นโค้งอุณหภูมิในรูปที่ 4D ว่าแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของระบบมีความคล้ายคลึงกับของอิเล็กโทรด Li-Cu มาก สาเหตุของอุณหภูมิลดลงคือการกระจายความร้อนที่เกิดจากการสะสมของโลหะลิเธียม เมื่อนำกระแสที่ใช้ออกไป การละลายและการแทรกสอดเพิ่มเติมของลิเธียมระหว่างชั้นกราไฟต์จะทำให้อุณหภูมิของแบตเตอรี่สูงขึ้น หลังจากการทดลอง ยังสามารถเห็นการตกตะกอนของโลหะลิเธียมที่บริเวณตรงกลางของชิ้นขั้วกราไฟท์ เป็นการยืนยันว่าการกระจายอุณหภูมิที่ไม่สม่ำเสมอภายใน แบตเตอรี่ สามารถทำให้แอโนดแกรไฟต์เกิดการตกตะกอนลิเธียมที่ปฏิกิริยาที่อาจเกิดขึ้นที่สูงกว่า 0 V (เทียบกับ Li0/Li+)

รูปที่ 5. วิวัฒนาการลิเธียมบนแอโนดกราไฟท์ภายใต้สภาวะการชาร์จที่รวดเร็ว

(c) ภายใต้สภาวะความร้อน ภาพถ่ายของอิเล็กโทรดลบกราไฟท์หลังจากการชาร์จอย่างรวดเร็ว พื้นที่ส่วนกลางถูกสอดประสานอย่างสมบูรณ์ด้วยลิเธียม และปรากฏการณ์ของวิวัฒนาการลิเธียมก็เกิดขึ้น