Durante el ciclo de ciclo largo, la capacidad reversible de la batería de iones de litio seguirá disminuyendo debido a la reducción de materiales activos, la precipitación de litio metálico, el consumo continuo de electrolito, el aumento de la resistencia interna y el desbordamiento térmico. Entre ellos, el fenómeno de evolución del litio del electrodo negativo de grafito es la causa más importante de degradación de la capacidad de la batería y cortocircuito interno.

En el artículo anterior compartimos un diagrama esquemático de la estructura de una batería de botón Li-Cu. Se coloca un pequeño dispositivo de calentamiento de Pt sobre el sustrato para calentar un área local en la batería. El dispositivo de calentamiento se apagó en la etapa inicial del experimento, y la corriente negativa correspondiente se atribuyó al proceso de carga de la doble capa eléctrica en la superficie de la hoja de Cu y al proceso de formación de SEI. El potencial eléctrico se utiliza para superar la barrera de nucleación del metal litio y no se producirá la reacción de evolución del litio. Después de encender el dispositivo de calentamiento, la potencia de salida es de 80 mV y se puede observar el aumento repentino de la corriente cuando la temperatura se eleva a 55 Luego, cuando la temperatura continúa aumentando hasta 95 ° C, la corriente aumenta aún más a 10 mA. Después del experimento, aparecieron grumos plateados en el área central de las escamas de Cu. La caracterización SEM y XRD confirmó que el material de plata era litio metálico depositado sobre las escamas de Cu causado por la temperatura en homogeneidad.

Para analizar cuantitativamente los resultados observados en el experimento, el autor utiliza COMSOL para simular y analizar la termodinámica de la batería. La Figura 3A-D es la simulación de temperatura dentro de la celda del botón. La temperatura más alta en el área central del electrodo de Cu es 97.4 ° C, y decae rápidamente desde la dirección radial. La temperatura de la interfaz entre la hoja de Cu y el electrolito es de 55,4 ° C, y la temperatura de la hoja de Li del contraelectrodo es de 55,4 Por debajo de 22.6 ° C, se puede ver en la Figura 3E que cuando ocurre la deposición de litio, la temperatura en el área central cae a 92.3 ° C, lo cual es consistente con la observación experimental de que la temperatura en la etapa 3 cae de 95 ° C hasta 93 La caída de temperatura se debe a la buena conductividad térmica del metal litio depositado en la superficie, lo que favorece la disipación del calor. Estos resultados indican que la deposición de litio metálico se puede conocer in situ detectando la temperatura. En la Fig. 3I, se puede observar una corriente negativa obvia en el electrodo de trabajo, lo que confirma que la reacción de reducción de iones de litio a metal litio se ha producido en esta región. El alto grado de concordancia entre los resultados experimentales y la simulación demuestra que la distribución desigual de la temperatura tendrá un impacto significativo en el proceso de evolución del litio.

(H-L) Simulación de la distribución de temperatura en varias partes de la batería antes de la deposición del metal de litio;

Conclusión:

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