סיבות להתפתחות ליתיום של סוללות ליתיום-יון היא תופעה חריגה נפוצה ביותר בתעשיית סוללות הליתיום.

מצבי התפתחות ליתיום שונים לעתים קרובות מתאימים לסיבות שונות. ניתוח הסיבות על פי מצב האבולוציה ליתיום יכול לשפר את תפוקת המוצר.

מנקודת מבט כללית, הסיבות להתפתחות ליתיום בסוללות ליתיום-יון מחולקות לחמש קטגוריות: התפתחות ליתיום הנגרמת על ידי מרווח אלקטרודה שלילי לא מספיק; התפתחות ליתיום הנגרמת על ידי מנגנון טעינה; התפתחות ליתיום הנגרמת על ידי נתיב החדרת ליתיום חריג; התפתחות ליתיום הנגרמת על ידי חומר ראשי חריג; תצהיר ליתיום במיקום קבוע שנגרם מסיבות מיוחדות. להלן הסבר על הסיבות הספציפיות להתפתחות הליתיום מחמש הקטגוריות לעיל של סיבות.

1. התפתחות ליתיום של סוללות ליתיום יון הנגרמת על ידי שולי אלקטרודה שליליים לא מספיקים

לאחר שוני ליתיום משתחררים מהאלקטרודה החיובית במהלך הטעינה, חייב להיות להם יעד. באופן כללי, הגורל צריך להיות מוטבע באלקטרודה השלילית, אבל כאשר האלקטרודה השלילית אינה מספיקה והאלקטרודה השלילית יכולה להכניס יונים ליתיום פחות מיוני ליתיום האלקטרודה החיוביים, ניתן לזרז רק יונים ליתיום על פני השטח של האלקטרודה השלילית. אלקטרודה שלילית עודפת לא מספקת יכולה להיחשב כגורם הנפוץ ביותר של משקעי ליתיום.

על פי המיקום של עודף אלקטרודה שלילי לא מספיק, זה יכול להיות מחולק לשלוש הקבוצות הבאות של תנאי ניתוח ליתיום:

(1) התפתחות ליתיום עם עודף לא מספיק של אנודה קונבנציונלית

כאשר האלקטרודה השלילית אינה מספיקה באופן מוגזם, אין די מקום לכך שיונים ליתיום יוכנסו מהאלקטרודה החיובית לאלקטרודה השלילית. לכן, ניתן לגבש רק ליתיום מתכתי ולזרז על פני השטח של האלקטרודה השלילית. מכיוון ש מידת העודף הלא מספק של האלקטרודה השלילית היא בדרך כלל אחידה, ויונים הליתיום המופקים מהאלקטרודה החיובית מגיעים גם הם באופן אחיד לאלקטרודה השלילית, התפתחות הליתיום הנגרמת על ידי האלקטרודה השלילית הלא מספקת היא גם שכבה אחידה. חומרת התפתחות הליתיום קשורה לעודף האלקטרודה השלילית הלא מספקת. התואר קשור קשר הדוק, גבוה יותר את מידת העודף והמחסור, כך משקעי הליתיום חמורים יותר.

(2) ניתוח ליתיום על יין ויאנג

כאשר תא סוללה מצופה בציפוי כבד בצד אחד של האלקטרודה החיובית או מצופה קלות בצד אחד של האלקטרודה השלילית, זה יגרום ליתיום משני צידי האלקטרודה השלילית של תא הסוללה להפקיד ליתיום בצד השני, אשר ידוע בכינויו יין ויאנג בצד. הממשק של תא האנודה והקטודה בצד המתפתח ליתיום הוא בדיוק כמו זה של אלקטרודה שלילית עם ליתיום עודף או לא מספיק, בעוד הצד השני הוא צהוב זהוב (עבור אנודה גרפיט).

(3) ראש האלקטרודה החיובי מצופה מבלי לדלל את הליתיום

אם ראש האלקטרודה החיובי אינו דליל במהלך הציפוי, התחבושת בתנועת ראש האלקטרודה החיובית עשויה להיות עבה יותר, כך שלא יהיה מוגזם ולא מספיק מתאים לראש האלקטרודה השלילי, וכתוצאה מכך רצועה של הראש השלילי. תנתח ליתיום.

2. ליתיום-פליטה של סוללות ליתיום-יון שלא יוצרו כראוי על ידי מטענים

מכיוון שהאבולוציה של ליתיום מתרחשת בשלב הטעינה, השינוי במנגנון הטעינה חייב להיות גם אחת הסיבות להתפתחות הליתיום. להלן רשימה של מספר מקרים של התפתחות ליתיום בשל מנגנון הטעינה:

(1) משקעי ליתיום על ידי טעינה בטמפרטורה נמוכה

הסיבה למשקעי ליתיום במהלך טעינה בטמפרטורה נמוכה היא שהתנגדות החדרת הליתיום של האלקטרודה השלילית בטמפרטורות נמוכות גדולה משמעותית מזה של האלקטרודה החיובית. למרות שניתן להסיר יונים ליתיום מהאלקטרודה החיובית במהירות יחסית בטמפרטורות נמוכות, לא ניתן להכניסם לאלקטרודה השלילית בזמן, ובכך לגרום למשקעים. ליתיום.

(2) ניתוח ליתיום לפי טעינה בתעריף גבוה

אם טעינה בטמפרטורת החדר מגדילה באופן עיוור את קצב הטעינה, האלקטרודה השלילית תגרום גם למשקעי ליתיום בשל חוסר היכולת להשלים במהירות את הכנסת הליתיום. תחת עיצוב סוג הקיבולת הקונבנציונלית, קצב החיוב המרבי שתא הסוללה יכול לעמוד בו הוא כ- 1C~ 1.5C. אם המוצר צריך להגדיל עוד יותר את זרם החיוב במהלך השימוש, אז עיצוב מיוחד של חתיכת מוט ואלקטרוליט נדרש. אחרת, כך שיעור החיוב יהיה גדול יותר, כך תהיה התפתחות הליתיום חמורה יותר.

(3) ליתיום תשלום יתר

כאשר מתח הטעינה או קיבולת הטעינה של הסוללה חורגים בהרבה מערך העיצוב, יוני ליתיום עודפים יותר ייחלצו מהאלקטרודה החיובית. מכיוון שהאלקטרודה השלילית מתוכננת, אין מקום ליוני ליתיום עודפים אלה. ליתיום הוא בלתי נמנע. במהלך טעינה יתר, deintercalation של יונים ליתיום מן האלקטרודה החיובית הוא אחיד ואינו משתנה עם המיקום של חתיכת מוט, כך האבולוציה ליתיום הנגרמת על ידי overcharge היא גם שכבה אחידה.

3. התפתחות ליתיום של סוללות ליתיום-יון הנגרמת על ידי נתיבי החדרת ליתיום חריגים

בעת טעינת סוללת ליתיום-יון, יונים ליתיום מופקים מהאלקטרודה החיובית ולאחר מכן מוכנסים לתוך האלקטרודה השלילית דרך האלקטרוליט. עם זאת, אם הממשק בין האלקטרודות החיוביות והשליליות אינו נמצא במגע טוב, הוא יגרום ליוני ליתיום לזרז על פני השטח של האלקטרודה השלילית. הפרטים הם כדלקמן:

(1) קמטים סרעפת לניתוח ליתיום

כאשר המפריד מקומט בשל איכותו שלו, לאחר שוני הליתיום במיקום המקביל מתפצלים מהאלקטרודה החיובית, לא ניתן להכניס אותם באופן אחיד לאלקטרודה השלילית. כתוצאה מכך, האלקטרודה השלילית במיקום המתאים תהפוך לחומה עם אי-הכללה לא מספקת של ליתיום, או שהיא תהפוך לליתיום כמו פס עם אותו כיוון של לחץ.

(2) עיוות תא הסוללה לניתוח ליתיום

כאשר עובי תא הסוללה גדול, קל לעוות אותו. כאשר העיוות רציני, חתיכת המוט המתאים למיקום המעוות של תא הסוללה עשויה להיות במגע לקוי, וכתוצאה מכך האזור העני של החדרת ליתיום בצורת רצועה בדמות לעיל, אשר לעתים יהיה מלווה בניתוח. ליתיום.

(3) היווצרות קונבנציונלית ואין לחיצה חמה וקרה של ליתיום לפני היווצרות

אם עובי התא גדול יחסית, גם אם המערך הקונבנציונלי מתבצע ללא לחיצה חמה וקרה לאחר הזרקת נוזלים, הממשק לא יהיה בעייתי מדי. עם זאת, עבור תאים דקים מסוימים בעובי של פחות מ-3 מ"מ, אם אין הידוק במהלך היווצרות, ואפייה חמה וקרה או מתקן נשכחים לפני היווצרות, הממשק יהיה אומלל יותר.

מאחר וקשה לסגור את המגע בין סוללות דקות בממשק, אם לא יוחל לחץ על פני השטח לפני ובמהלך היווצרות, לא ניתן להשתחרר לחלוטין מגז היווצרות ומגע הממשק יושפע, וכתוצאה מכך לא מספיק כמו נקודת ליתיום ומשקעי ליתיום.

4) המתקן נוצר לתוך ליתיום ללא לחץ

מאז היווצרות מתקן מלווה לעתים קרובות בזרם גבוה וSOC תשלום גבוה, קצב ייצור הגז במהלך היווצרות הוא מהיר יותר, ואת ממשק הסוללה לאחר היווצרות יהיה ברור זהב צהוב, ואת המיקום המתאים החדרת ליתיום מספיק ייראה ברור יותר. בין אם זה תא דק כי הוא לא חם או קר לחוץ לפני היווצרות, או תא שהיה צריך להיווצר על ידי המתקן אבל לא בלחץ, כל עוד הבעיה נמצאת לפני degassing, אז פריקה נוכחית קטנה עם מתקן ואת היווצרות יכול להתבצע שוב. הממשק שופרה באופן משמעותי.

(5) סיכום ניתוח ליתיום:

כאשר נתיב הכניסה ליתיום הוא חריג, החריגה הממשק הברורה ביותר של תא הסוללה הוא אזור הכניסה ליתיום לא מספיק חום, ואחריו התפתחות ליתיום קלה במיקום המתאים. בשל תהליכי היווצרות שונים וחומרים, התופעה של משקעי ליתיום הנגרמת על ידי מגע ממשק לקוי במהלך היווצרות עשוי להיות שונה האיור לעיל.

4. התפתחות ליתיום של סוללת ליתיום יון הנגרמת על ידי חומר ראשי חריג

במהלך תהליך הטעינה, היעד של יונים ליתיום הוא לחדור את הסרט SEI ולבסוף להיות מוטבע באלקטרודה שלילית. אם יש בעיה עם הסרט SEI או אלקטרודה שלילית, גורם ליוני ליתיום להיות לא יכול להיות מוכנס בדרך כלל, אז התוצאה יכולה להיות רק אבולוציה ליתיום.

(1) ליתיום נמחץ על ידי האלקטרודה השלילית

כאשר הדחיסה של גיליון האלקטרודה השלילי חורג מהמגבלה שלו, יונים ליתיום יופקדו על פני השטח של האלקטרודה השלילית כאשר מבנה האלקטרודה השלילי נמחץ או שאין מספיק מקום להחדרה. התפתחות הליתיום הנגרמת על ידי ריסוק האלקטרודה השלילית אינה ניתנת לתיקון כמו המגע הכימי המסכן, ויש לה השפעה קטלנית על הקיבולת והמחזור של הסוללה.

(2) התפתחות ליתיום הנגרמת על ידי פחות אלקטרוליט

כאשר הסוללה מוזרקת עם כמות קטנה של נוזל או זמן ההזדקנות לאחר ההזרקה קצרה, האלקטרוליט לא יוכל לחדור לחלוטין אלקטרודה שלילית, ואת המיקום שבו החדירה אינה מסתננת באופן מלא ת יוצר כתם שחור קטן ללא ליתיום מוטבע כפי שמוצג בדמות לעיל. ייתכן שיש התפתחות ליתיום קלה סביב הנקודה השחורה.

(3) התפתחות ליתיום עם אלקטרוליט לא תואם

עקרון התפתחות הליתיום הנגרמת על ידי סיבה זו אינו מובן במלואו על ידי Wenwu. יש לנחש כי האלקטרוליט והאלקטרודה השלילית אינם תואמים, מה שגורם לסרט SEI להיות עבה מדי או לא אחיד, ולאחר מכן מעכב את החדרת יונים ליתיום; או שהאלקטרוליט לא יכול לחדור באופן מלא לאלקטרודה השלילית, ולגרום לבעיות בהחדרת ליתיום יון.

(4) התפתחות הליתיום הנגרמת על ידי הפרדה ישירה מבלי להיווצר

אם תא הסוללה נטען ישירות בנפח נפרד מבלי ליצור זרם קטן, לא ניתן ליצור ביעילות את סרט ה-SEI, מה שישפיע על הכנסת יונים ליתיום לאלקטרודה השלילית וגורם להתפתחות ליתיום במהלך תהליך הטעינה. תמונת ניתוח הליתיום המתאימה היא כמו נקודה כפי שהיא מוצגת באות לעיל.

(5) תכולת המים חורגת מהסטנדרט לניתוח ליתיום

כמות קטנה של מים תורמת להיווצרות סרט SEI, אך כאשר תכולת המים חורגת מהסטנדרט, היא תגיב עם מלח הליתיום באלקטרוליט ותשמיד את הרכב הסרט SEI, ובכך תשפיע על הכנסת יונים ליתיום לאלקטרודה השלילית ותגבש את אי-סדרים בתמונה שלעיל, אזור בראון, לעתים האזור החום יתרחש גם באבולוציית ליתיום.