Przyczyny ewolucji akumulatorów litowo-jonowych to niezwykle powszechne anormalne zjawisko w branży akumulatorów litowych.

Różne stany ewolucji litu często mają różne przyczyny. Analiza przyczyn zgodnie ze stanem wydzielania litu może poprawić wydajność produktu.

Z ogólnej perspektywy przyczyny ewolucji litu w akumulatorach litowo-jonowych można podzielić na pięć kategorii: ewolucja litu spowodowana niewystarczającym marginesem elektrody ujemnej; ewolucja litu spowodowana mechanizmem ładowania; ewolucja litu spowodowana nieprawidłową ścieżką wprowadzania litu; wydzielanie litu spowodowane przez nieprawidłowy główny materiał; Osadzanie się litu w stałym miejscu spowodowane specjalnymi przyczynami. Poniżej znajduje się wyjaśnienie konkretnych przyczyn ewolucji litu z pięciu powyższych kategorii przyczyn.

1. Ewolucja litu w bateriach litowo-jonowych spowodowana niewystarczającym marginesem elektrody ujemnej

Po uwolnieniu jonów litu z elektrody dodatniej podczas ładowania, muszą one mieć miejsce docelowe. Ogólnie rzecz biorąc, los ma być osadzony w elektrodzie ujemnej, ale gdy elektroda ujemna jest niewystarczająca, a elektroda ujemna może wprowadzić mniej jonów litu niż elektroda dodatnia, jony litu zdeinterkalowane, jony litu można wytrącić tylko na powierzchni ujemnej elektroda. Niewystarczający nadmiar elektrody ujemnej można uznać za najczęstszą przyczynę wytrącania się litu.

W zależności od położenia niewystarczającego nadmiaru elektrody ujemnej można go podzielić na następujące trzy grupy warunków analizy litu:

(1) Ewolucja litu z niewystarczającym nadmiarem konwencjonalnej anody

Gdy elektroda ujemna jest nadmiernie niewystarczająca, nie ma wystarczająco dużo miejsca na wprowadzenie jonów litu od elektrody dodatniej do elektrody ujemnej. Dlatego na powierzchni elektrody ujemnej może tworzyć się i wytrącać tylko metaliczny lit. Ponieważ stopień niedostatecznego nadmiaru elektrody ujemnej jest generalnie jednolity, a jony litu wyodrębnione z elektrody dodatniej również równomiernie docierają do elektrody ujemnej, wydzielanie litu spowodowane przez niewystarczającą elektrodę ujemną jest również jednorodną warstwą. Intensywność wydzielania litu jest związana z niewystarczającym nadmiarem elektrody ujemnej. Stopień jest ściśle powiązany, im wyższy stopień nadmiaru i niedoboru, tym poważniejsze wytrącanie litu.

(2) Analiza litu na yin i yang

Gdy ogniwo akumulatora jest pokryte grubą powłoką po jednej stronie elektrody dodatniej lub lekko powleczone po jednej stronie elektrody ujemnej, spowoduje to osadzanie się litu po obu stronach elektrody ujemnej ogniwa akumulatora po drugiej stronie , która jest powszechnie znana jako strona Yin i Yang. Interfejs anody i ogniwa katodowego po stronie ewoluującej litu jest dokładnie taki sam, jak w przypadku elektrody ujemnej z nadmiarem lub niewystarczającą ilością litu, podczas gdy druga strona jest złotożółta (dla anody grafitowej).

(3) Głowica elektrody dodatniej jest powlekana bez rozcieńczania litu

Jeśli głowica elektrody dodatniej nie zostanie rozcieńczona podczas powlekania, opatrunek w pozycji głowicy elektrody dodatniej może być grubszy, tak że będzie nadmiar i niewystarczający poziom odpowiadający głowicy elektrody ujemnej, co spowoduje powstanie paska głowicy ujemnej. Przeanalizuj lit.

2. Wyrzut litowo-jonowy akumulatorów litowo-jonowych nieprawidłowo wyprodukowany przez ładowarki

Ponieważ ewolucja litu następuje na etapie ładowania, zmiana w mechanizmie ładowania musi być również jedną z przyczyn ewolucji litu. Poniżej znajduje się lista kilku przypadków ewolucji litu w wyniku mechanizmu ładowania:

(1) Wytrącanie litu przez ładowanie w niskiej temperaturze

Przyczyną wytrącania się litu podczas ładowania w niskiej temperaturze jest to, że rezystancja wtrącania litu elektrody ujemnej w niskich temperaturach jest znacznie większa niż elektrody dodatniej. Chociaż jony litu można usunąć z elektrody dodatniej stosunkowo szybko w niskich temperaturach, nie można ich wprowadzić na czas do elektrody ujemnej, co powoduje wytrącanie. lit.

(2) Analiza litu przez szybkie ładowanie

Jeśli ładowanie w temperaturze pokojowej na ślepo zwiększa szybkość ładowania, elektroda ujemna będzie również powodować wytrącanie się litu z powodu niemożności szybkiego całkowitego wprowadzenia litu. W konwencjonalnej konstrukcji typu pojemność maksymalna szybkość ładowania, jaką może wytrzymać ogniwo akumulatora, wynosi około 1C ~ 1,5C. Jeśli produkt wymaga dalszego zwiększenia prądu ładowania podczas użytkowania, wymagana jest specjalna konstrukcja nabiegunnika i elektrolitu. W przeciwnym razie im większa szybkość ładowania, tym poważniejsza będzie ewolucja litu.

(3) Przeładowanie litu

Gdy napięcie ładowania lub pojemność ładowania akumulatora znacznie przekracza wartość projektową, więcej nadmiaru jonów litu zostanie wydobyty z elektrody dodatniej. Ponieważ elektroda ujemna została zaprojektowana, nie ma miejsca na nadmiar jonów litu. Lit jest nieunikniony. Podczas przeładowania deinterkalacja jonów litu z elektrody dodatniej jest równomierna i nie zmienia się wraz z położeniem nabiegunnika, więc wydzielanie litu spowodowane przeładowaniem jest również jednorodną warstwą.

3. Ewolucja litu w bateriach litowo-jonowych spowodowana nieprawidłowymi ścieżkami wprowadzania litu

Podczas ładowania akumulatora litowo-jonowego jony litu są usuwane z elektrody dodatniej, a następnie wprowadzane do elektrody ujemnej przez elektrolit. Jeśli jednak granica między elektrodami dodatnimi i ujemnymi nie jest w dobrym kontakcie, spowoduje to wytrącenie jonów litu na powierzchni elektrody ujemnej. Szczegóły są następujące:

(1) Zmarszczki przepony do analizy litu

Gdy separator jest pomarszczony ze względu na swoją własną jakość, po deinterkalacji jonów litu w odpowiedniej pozycji z elektrody dodatniej nie można ich równomiernie wprowadzić do elektrody ujemnej. W rezultacie elektroda ujemna w odpowiednim położeniu albo stanie się brązowa z niewystarczającą interkalacją litu, albo stanie się litem przypominającym pasek z tym samym kierunkiem zaciskania.

(2) Odkształcenie ogniwa akumulatora do analizy litu

Gdy grubość ogniwa akumulatora jest duża, łatwo się odkształca. Gdy odkształcenie jest poważne, nabiegunnik odpowiadający zdeformowanemu położeniu ogniwa akumulatora może mieć słaby kontakt, co powoduje, że na powyższym rysunku obszar o słabej przyczepności litu w kształcie paska, któremu czasami będzie towarzyszyć analiza. lit.

(3) Konwencjonalne formowanie i brak prasowania litu na gorąco i na zimno przed formowaniem

Jeśli grubość komórki jest stosunkowo duża, nawet jeśli konwencjonalne formowanie przeprowadza się bez prasowania na gorąco i na zimno po wtrysku cieczy, interfejs nie będzie zbyt problematyczny. Jednak w przypadku niektórych cienkich komórek o grubości mniejszej niż 3 mm, jeśli nie ma zaciskania podczas formowania, a prasowanie na gorąco i na zimno lub wypalanie elementów zostaje zapomniane przed formowaniem, interfejs będzie bardziej nieszczęśliwy.

Ponieważ kontakt między cienkimi bateriami jest trudny do zamknięcia na granicy faz, jeśli nie zostanie przyłożony nacisk na powierzchnię przed formowaniem i podczas formowania, gaz formacji nie może zostać całkowicie rozładowany, a styk interfejsu będzie miał wpływ, co spowoduje niewystarczający punkt litu wprowadzenie i punktowe wytrącanie litu.

4) Oprawa jest formowana w lit bez ciśnienia

Ponieważ formowaniu osprzętu często towarzyszy wysoki prąd i wysoki ładunek SOC, szybkość produkcji gazu podczas formowania jest szybsza, a interfejs akumulatora po uformowaniu będzie miał wyraźnie złocistożółty, a położenie odpowiadające niewystarczającemu włożeniu litu będzie wyglądało bardziej oczywiste. Niezależnie od tego, czy jest to cienkie ogniwo, które nie jest tłoczone na gorąco lub na zimno przed formowaniem, czy też ogniwo, które powinno zostać uformowane przez uchwyt, ale nie powinno być pod ciśnieniem, o ile problem zostanie wykryty przed odgazowaniem, wówczas małe rozładowanie prądu z osprzętem i formację można wykonać ponownie. Interfejs został znacznie ulepszony.

(5) Podsumowanie analizy litu:

Gdy ścieżka wprowadzania litu jest nienormalna, najbardziej oczywistą nieprawidłowością interfejsu ogniwa baterii jest brązowy niewystarczający obszar wprowadzania litu, po którym następuje niewielka ewolucja litu w odpowiednim miejscu. Ze względu na różne procesy formowania i materiały, zjawisko wytrącania się litu spowodowane słabym kontaktem międzyfazowym podczas formowania może różnić się od powyższej ilustracji.

4. Ewolucja litu w baterii litowo-jonowej spowodowana nieprawidłowym materiałem głównym

Podczas procesu ładowania jony litu mają przedostać się przez warstwę SEI i ostatecznie osadzić w elektrodzie ujemnej. Jeśli występuje problem z warstwą SEI lub elektrodą ujemną, powodujący, że jony litu nie mogą być prawidłowo wprowadzone, wynikiem może być tylko wydzielanie litu.

(1) Lit zostaje zmiażdżony przez elektrodę ujemną

Gdy zagęszczenie arkusza elektrody ujemnej przekroczy swój limit, jony litu będą osadzać się na powierzchni elektrody ujemnej, gdy struktura elektrody ujemnej zostanie zgnieciona lub nie ma wystarczającej ilości miejsca na włożenie. Ewolucja litu spowodowana zgnieceniem elektrody ujemnej nie jest możliwa do naprawienia, podobnie jak słaby kontakt chemiczny, i ma to fatalny wpływ na pojemność i cykl pracy akumulatora.

(2) Wydzielanie litu spowodowane mniejszą ilością elektrolitu

Gdy do akumulatora zostanie wstrzyknięta niewielka ilość płynu lub czas starzenia po wtrysku jest krótki, elektrolit nie będzie w stanie całkowicie przeniknąć do elektrody ujemnej, a pozycja, w której infiltracja nie jest w pełni infiltrowana, utworzy małą czarną plamkę z brak osadzonego litu, jak pokazano na powyższym rysunku. Wokół czarnej plamki może występować niewielka ewolucja litu.

(3) Ewolucja litu z niedopasowanym elektrolitem

Wenwu nie rozumie w pełni zasady ewolucji litu spowodowanej tym powodem. Przypuszcza się, że elektrolit i elektroda ujemna nie są dopasowane, co powoduje, że warstwa SEI jest zbyt gruba lub nierówna, a następnie utrudnia wprowadzenie jonów litu; lub elektrolit nie może w pełni przeniknąć do elektrody ujemnej, powodując trudności we wprowadzaniu jonów litu.

(4) Ewolucja litu spowodowana bezpośrednią separacją bez formowania

Jeśli ogniwo akumulatora jest ładowane bezpośrednio oddzielną objętością bez tworzenia małego prądu, nie można skutecznie uformować folii SEI, co wpłynie na wprowadzenie jonów litu do elektrody ujemnej i spowoduje wydzielanie litu podczas procesu ładowania. Odpowiedni obraz analizy litu przypomina plamkę, jak pokazano na powyższym rysunku.

(5) Zawartość wody przekracza normy dla analizy litu

Niewielka ilość wody przyczynia się do powstania filmu SEI, ale gdy zawartość wody przekroczy normę, zareaguje z solą litu w elektrolicie i zniszczy kompozycję filmu SEI, wpływając w ten sposób na wprowadzenie jonów litu do ujemnego elektrody i tworząc nieregularności na powyższym zdjęciu Brązowy obszar, czasami w brązowym obszarze wystąpi również wydzielanie litu.