Al cargar
batería de iones 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 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.). Hoy vamos a discutir sobre la evidencia experimental de los efectos secundarios de la deposición de litio que se recopiló desde diferentes ángulos:
Al comparar las baterías de iones de litio con el mismo modelo, los investigadores encontraron que la reacción secundaria de la deposición de litio hizo que la batería tuviera una tasa de envejecimiento más rápida, y su capacidad, densidad de energía y eficiencia energética se atenuaron significativamente.
1. Detecte el grado de reacción secundaria de la deposición de litio mediante el análisis de la eficiencia del culombio: el mecanismo de envejecimiento de la batería que implica una reacción secundaria de deposición de litio reduce la eficiencia de culombio de la batería. Por lo tanto, es un método factible para monitorear el grado de reacción secundaria de deposición de litio midiendo con precisión la eficiencia culombiana de la batería de iones de litio. El litio metálico generado en la reacción secundaria de la deposición de litio reacciona con el electrolito para formar una película de SEI, lo que reduce la eficiencia del culombio. Cabe señalar que la disminución de la eficacia del culombio no se debe en su totalidad a la reacción secundaria de la deposición de litio. Por ejemplo, la caída de los materiales activos de los electrodos, la formación de una película SEI y el bloqueo de las microesporas en la superficie del electrodo aumentará la resistencia interna de la batería y provocará una pérdida de capacidad irreversible. Estos fenómenos reducirán la eficiencia del culombio.
2. La energía de activación aparente de la reacción secundaria de deposición de litio se obtiene analizando la curva de Arrhenius: La curva de Arrhenius se puede obtener a partir de la curva de atenuación de capacidad a diferentes temperaturas probando el ciclo de descarga de carga de la batería de iones de litio a diferentes temperaturas (consulte la figura siguiente). Cuando la temperatura es alta, la reacción secundaria de la deposición de litio no ocurre, la disolución de materiales activos positivos y la formación de película SEI en la superficie de los electrodos positivos y negativos se aceleran con el aumento de temperatura, y la tasa de envejecimiento de la batería también acelera Cuando la temperatura es baja, la reacción secundaria de la deposición de litio aparece en el escenario, lo que cambia repentinamente el mecanismo de envejecimiento. Debido a que la reacción secundaria de la deposición de litio se vuelve cada vez más intensa con la disminución de la temperatura, la tasa de envejecimiento de la batería se acelera con la disminución de la temperatura. En resumen, la curva de Arrhenius de la batería de iones de litio tiene forma de V, como se muestra en la Figura 4, y su pendiente es el valor negativo (- EA) de la energía de activación aparente durante el envejecimiento. La reacción secundaria de la deposición de litio tiene una energía de activación aparente negativa.
3. Analizar la reacción de evolución de litio por curva de voltaje.
3.1 analizar la reacción de precipitación de litio utilizando la plataforma de voltaje de la curva de descarga: si la reacción secundaria de deposición de litio ocurre durante la carga a baja temperatura, la plataforma de voltaje correspondiente a la reacción de disolución de litio aparecerá en la curva de descarga posterior. Con el aumento de la disolución de litio durante la descarga, la plataforma de voltaje se vuelve más larga.
3.2 analizar la reacción secundaria de la deposición de litio mediante el uso de la curva de diferencial de voltaje de capacidad (DQ / DU) o la curva de diferencial de capacidad de voltaje (DU / DQ): tanto las curvas DQ / Du como las Du / DQ se pueden usar para estimar la cantidad de litio disuelto durante descarga, y la curva Du / DQ es más sensible.
3.3 analizar la reacción secundaria de la deposición de litio utilizando la curva de corriente de voltaje después de la relajación: durante la carga, se forma un gradiente de concentración de iones de litio en el material del electrodo negativo y / o electrolito. Si la corriente se corta después de la carga, la distribución de la concentración de iones de litio en el material del electrodo negativo y / o el electrolito alcanzará un nuevo equilibrio, y en este proceso se puede observar la curva de voltaje-corriente que varía con el tiempo. La información obtenida de esta curva se puede utilizar para analizar las reacciones secundarias de la deposición de litio.
Nota: (1) si hay una meseta de voltaje en la curva de descarga o el cambio de la curva de voltaje y corriente durante la relajación tiene características correspondientes, indica que se produjo una reacción secundaria de deposición de litio durante la carga. Sin embargo, si no existe ninguno de los fenómenos anteriores, no significa que no se haya producido la reacción secundaria de la deposición de litio. Esto puede deberse a que el proceso de relajación se inhibe a baja temperatura y no se pueden observar las características de variación de la curva de voltaje y corriente, o la velocidad de la incrustación del litio metálico en el electrodo negativo a alta temperatura es demasiado rápida para observar la plataforma de voltaje correspondiente a la disolución del litio. reacción.
(2) El método electroquímico solo puede medir los resultados promedio en un área grande y no tiene nada que ver con la detección de litio metálico en el electrodo negativo.
Conclusión:
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