Al cargar batería de iones de litio , Li + se desembarca del electrodo positivo y se incrusta en el electrodo negativo; Sin embargo, cuando ocurren algunas anomalías, como: espacio de intercalación de litio insuficiente en el electrodo negativo, demasiada resistencia para que Li + se incruste en el electrodo negativo, intercalación demasiado rápida de Li + del electrodo positivo pero no se puede incrustar en el electrodo negativo. electrodo negativo en la misma cantidad, Li + que no se puede incrustar en el electrodo negativo solo puede obtener electrones en la superficie del electrodo negativo, para formar un litio metálico blanco plateado, que a menudo se llama precipitación de litio. La precipitación de litio no solo reduce el rendimiento de la batería y acorta en gran medida el ciclo de vida, sino que también limita la capacidad de carga rápida de la batería y puede causar consecuencias desastrosas como combustión y explosión.

En una serie de artículos discutiremos sobre los siguientes problemas de la macroescala de la batería de iones de litio, condiciones de trabajo, gradiente existente en la batería, prueba electroquímica, prueba de seguridad, etc.), microescala (electrodo, partícula, microestructura, etc.) y a escala atómica (átomo, ión, molécula, barrera de energía de activación, etc.):

(1) ¿Cuál es el "fusible" de la reacción de evolución de litio?

(2) ¿Cuáles son los fenómenos experimentales de la reacción de evolución del litio?

(3) ¿Cuáles son las macromorfologías del litio metálico depositado en la superficie del electrodo negativo en diferentes condiciones? ¿Cuál es la evidencia experimental directa de los efectos secundarios?

(4) ¿Cuál es el mecanismo relevante de envejecimiento de la batería causado por la reacción de evolución del litio? ¿Cuál es la curva de disminución de la capacidad en este proceso (es decir, el cambio de la tasa de retención de la capacidad con el número de ciclos)?

Con el rápido desarrollo de las tecnologías relacionadas con las baterías de iones de litio y el surgimiento continuo de necesidades diversificadas de almacenamiento de energía, las personas plantean requisitos más altos para las futuras baterías de iones de litio:

(1) Mayor vida útil (se requiere una vida útil de la batería de más de 10 años para los vehículos eléctricos);

(2) Excelente rendimiento de carga rápida (la carga al 80% de SOC toma solo 20 minutos);

(3) Excelente rendimiento del ciclo a baja temperatura y capacidad de recuperación de la capacidad;

(4) Desempeño de seguridad impecable.

Curiosamente, estos cuatro notables rendimientos de la batería están estrechamente relacionados con la reacción secundaria de la evolución del litio. El proceso de envejecimiento de la batería y el cambio de la cinética de reacción del electrodo negativo causado por la reacción secundaria tienen un gran impacto en las cuatro actuaciones anteriores.

Cuando el batería de iones de litio se carga, Li + se desembarca del electrodo positivo. Estos Li + se difunden a la superficie del electrodo negativo en el electrolito y están incrustados en el material del electrodo negativo. Tomando el electrodo negativo de grafito como ejemplo, la intercalación de litio ocurre cuando el potencial negativo disminuye a 200-65 MV frente a Li + / Li; A medida que continúa la carga, el potencial del electrodo negativo cae por debajo de 0 V frente a Li + / Li, y se produce la reacción secundaria de deposición de litio. En este momento, la reacción secundaria de deposición de litio del electrodo negativo y la reacción de intercalación de litio se llevan a cabo al mismo tiempo. Teniendo en cuenta la influencia de la polarización, la reacción secundaria de deposición de litio ocurre cuando la suma del potencial de equilibrio y el sobre potencial (de la resistencia óhmica, la transferencia de carga y el proceso de difusión) es negativa en relación con el par eléctrico Li + / Li.

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