Alasan Evolusi Baterai Lithium-ion Lithium Adalah Fenomena Abnormal Yang Sangat Umum Dalam Industri Baterai Lithium.

Status evolusi litium yang berbeda sering kali berkaitan dengan alasan yang berbeda. Menganalisis alasan menurut keadaan evolusi lithium dapat meningkatkan hasil produk.

Dari perspektif umum, alasan evolusi litium dalam baterai litium-ion dibagi menjadi lima kategori: evolusi litium yang disebabkan oleh margin elektroda negatif yang tidak mencukupi; evolusi lithium yang disebabkan oleh mekanisme pengisian; evolusi litium yang disebabkan oleh jalur penyisipan litium yang tidak normal; evolusi lithium yang disebabkan oleh bahan utama yang tidak normal; Deposisi litium di lokasi tetap disebabkan oleh alasan khusus. Berikut ini adalah penjelasan tentang alasan spesifik evolusi litium untuk lima kategori alasan di atas.

1. Evolusi litium dari baterai lithium ion yang disebabkan oleh margin elektroda negatif yang tidak mencukupi

Setelah ion litium dilepaskan dari elektroda positif selama pengisian, ion litium harus memiliki tujuan. Secara umum, nasibnya adalah untuk tertanam di elektroda negatif, tetapi ketika elektroda negatif tidak mencukupi dan elektroda negatif dapat memasukkan ion litium kurang dari ion litium deinterkalasi elektroda positif, ion lithium hanya dapat diendapkan pada permukaan negatif. elektroda. Elektroda negatif berlebih yang tidak mencukupi dapat dianggap sebagai penyebab paling umum pengendapan litium.

Menurut posisi kelebihan elektroda negatif yang tidak mencukupi, dapat dibagi lagi menjadi tiga kelompok kondisi analisis litium berikut:

(1) Evolusi litium dengan kelebihan anoda konvensional yang tidak mencukupi

Jika elektroda negatif tidak mencukupi, tidak ada cukup ruang untuk memasukkan ion litium dari elektroda positif ke elektroda negatif. Oleh karena itu, hanya litium logam yang dapat dibentuk dan diendapkan pada permukaan elektroda negatif. Karena tingkat kelebihan elektroda negatif yang tidak mencukupi umumnya seragam, dan ion litium yang diekstraksi dari elektroda positif juga secara seragam datang ke elektroda negatif, evolusi litium yang disebabkan oleh elektroda negatif yang tidak mencukupi juga merupakan lapisan yang seragam. Tingkat keparahan evolusi litium terkait dengan kelebihan elektroda negatif yang tidak mencukupi. Derajat terkait erat, semakin tinggi tingkat kelebihan dan kekurangan, semakin serius pengendapan lithium.

(2) Analisis litium pada yin dan yang

Ketika sel baterai dilapisi dengan lapisan tebal di satu sisi elektroda positif atau dilapisi tipis di satu sisi elektroda negatif, itu akan menyebabkan lithium di kedua sisi elektroda negatif sel baterai untuk menyimpan lithium di sisi lain. , yang umumnya dikenal sebagai sisi Yin dan Yang. Antarmuka sel anoda dan katoda pada sisi yang berkembang dengan litium persis sama dengan yang terdapat pada elektroda negatif dengan litium yang berlebih atau tidak mencukupi, sedangkan sisi lainnya berwarna kuning keemasan (untuk anoda grafit).

(3) Kepala elektroda positif dilapisi tanpa menipiskan lithium

Jika kepala elektroda positif tidak menipis selama pelapisan, pembalut pada posisi kepala elektroda positif mungkin lebih tebal, sehingga akan ada kelebihan dan kekurangan yang sesuai dengan kepala elektroda negatif, menghasilkan strip kepala negatif. Analisis litium.

2. Baterai lithium-ion ejeksi litium tidak diproduksi dengan benar oleh pengisi daya

Karena evolusi lithium terjadi selama tahap pengisian, perubahan mekanisme pengisian juga harus menjadi salah satu alasan evolusi lithium. Berikut ini adalah daftar beberapa kasus evolusi lithium karena mekanisme pengisian:

(1) Presipitasi litium dengan pengisian suhu rendah

Alasan pengendapan litium selama pengisian suhu rendah adalah karena resistansi penyisipan litium dari elektroda negatif pada suhu rendah secara signifikan lebih besar daripada resistansi penyisipan litium pada elektroda positif. Meskipun ion litium dapat dikeluarkan dari elektroda positif relatif cepat pada suhu rendah, ion tersebut tidak dapat dimasukkan ke dalam elektroda negatif tepat waktu, sehingga menyebabkan pengendapan. litium.

(2) Analisis litium dengan pengisian tingkat tinggi

Jika pengisian daya pada suhu kamar secara membabi buta meningkatkan laju pengisian, elektroda negatif juga akan menyebabkan pengendapan litium karena ketidakmampuan untuk menyelesaikan penyisipan litium dengan cepat. Di bawah desain tipe kapasitas konvensional, laju pengisian maksimum yang dapat ditahan sel baterai adalah sekitar 1C ~ 1,5C. Jika produk perlu meningkatkan arus pengisian lebih lanjut selama penggunaan, maka diperlukan desain khusus dari potongan tiang dan elektrolit. Jika tidak, semakin besar tingkat muatan, semakin serius evolusi litiumnya.

(3) Lithium terlalu mahal

Ketika tegangan pengisian atau kapasitas pengisian baterai jauh melebihi nilai desain, lebih banyak ion litium berlebih akan diekstraksi dari elektroda positif. Karena elektroda negatif dirancang, tidak ada ruang untuk kelebihan ion litium ini. Lithium tidak bisa dihindari. Selama overcharge, deinterkalasi ion lithium dari elektroda positif seragam dan tidak berbeda dengan posisi potongan kutub, sehingga evolusi lithium yang disebabkan oleh overcharge juga merupakan lapisan seragam.

3. Evolusi litium dari baterai litium-ion yang disebabkan oleh jalur penyisipan litium yang tidak normal

Saat mengisi baterai lithium-ion, ion litium diekstraksi dari elektroda positif dan kemudian dimasukkan ke dalam elektroda negatif melalui elektrolit. Namun, jika antarmuka antara elektroda positif dan negatif tidak dalam kontak yang baik, hal itu akan menyebabkan ion litium mengendap di permukaan elektroda negatif. Detailnya adalah sebagai berikut:

(1) Kerutan diafragma untuk menganalisis lithium

Ketika separator berkerut karena kualitasnya sendiri, setelah ion litium pada posisi yang sesuai dipisahkan dari elektroda positif, mereka tidak dapat dimasukkan secara seragam ke dalam elektroda negatif. Akibatnya, elektroda negatif pada posisi yang sesuai akan menjadi cokelat dengan interkalasi litium yang tidak mencukupi, atau akan menjadi litium seperti Stripe dengan arah crimping yang sama.

(2) Deformasi sel baterai untuk menganalisis lithium

Jika ketebalan sel baterai besar, mudah untuk berubah bentuk. Jika deformasi serius, potongan tiang yang sesuai dengan posisi sel baterai yang berubah bentuk mungkin mengalami kontak yang buruk, yang mengakibatkan area penyisipan litium berbentuk strip pada gambar di atas, yang terkadang disertai dengan analisis. litium.

(3) Pembentukan konvensional dan tidak ada penekanan litium panas dan dingin sebelum pembentukan

Jika ketebalan sel relatif besar, meskipun pembentukan konvensional dilakukan tanpa pengepresan panas dan dingin setelah injeksi cairan, antarmuka tidak akan terlalu bermasalah. Namun, untuk beberapa sel tipis dengan ketebalan kurang dari 3mm, jika tidak ada penjepitan selama pembentukan, dan pengepresan panas dan dingin atau pemanggangan perlengkapan dilupakan sebelum pembentukan, antarmuka akan lebih menyedihkan.

Karena kontak antara baterai tipis sulit untuk ditutup pada antarmuka, jika tidak ada tekanan yang diterapkan ke permukaan sebelum dan selama pembentukan, gas formasi tidak dapat sepenuhnya dilepaskan dan kontak antarmuka akan terpengaruh, mengakibatkan lithium seperti titik yang tidak mencukupi. penyisipan dan presipitasi lithium seperti titik.

4) Perlengkapan dibentuk menjadi lithium tanpa tekanan

Karena pembentukan perlengkapan sering disertai dengan arus tinggi dan SOC muatan tinggi, laju produksi gas selama pembentukan lebih cepat, dan antarmuka baterai setelah pembentukan akan berwarna kuning keemasan yang jelas, dan posisi yang sesuai dengan penyisipan lithium yang tidak mencukupi akan terlihat lebih jelas. Apakah itu sel tipis yang tidak panas atau dingin ditekan sebelum pembentukan, atau sel yang seharusnya dibentuk oleh fixture tetapi tidak bertekanan, selama masalahnya ditemukan sebelum degassing, maka debit arus kecil dengan fixture dan formasi bisa dilakukan lagi. Antarmuka telah ditingkatkan secara signifikan.

(5) Ringkasan analisis litium:

Jika jalur penyisipan litium tidak normal, kelainan antarmuka yang paling jelas dari sel baterai adalah area penyisipan litium berwarna coklat yang tidak mencukupi, diikuti oleh sedikit evolusi litium pada posisi yang sesuai. Karena proses pembentukan dan material yang berbeda, fenomena presipitasi litium yang disebabkan oleh kontak antarmuka yang buruk selama pembentukan mungkin berbeda dari ilustrasi di atas.

4. Evolusi lithium dari baterai lithium ion yang disebabkan oleh bahan utama yang tidak normal

Selama proses pengisian, tujuan ion lithium adalah menembus film SEI dan akhirnya tertanam di elektroda negatif. Jika ada masalah dengan film SEI atau elektroda negatif, yang menyebabkan ion litium tidak dapat dimasukkan secara normal, maka hasilnya hanyalah evolusi litium.

(1) Litium dihancurkan oleh elektroda negatif

Ketika pemadatan lembaran elektroda negatif melebihi batasnya, ion litium akan mengendap di permukaan elektroda negatif ketika struktur elektroda negatif hancur atau tidak ada cukup ruang untuk penyisipan. Evolusi litium yang disebabkan oleh penghancuran elektroda negatif tidak dapat diperbaiki seperti kontak kimia yang buruk, dan berdampak fatal pada kapasitas dan siklus baterai.

(2) Evolusi litium disebabkan oleh lebih sedikit elektrolit

Ketika baterai disuntikkan dengan sejumlah kecil cairan atau waktu penuaan setelah injeksi singkat, elektrolit tidak akan dapat sepenuhnya menyusup ke elektroda negatif, dan posisi di mana infiltrasi tidak sepenuhnya disusupi akan membentuk bercak hitam kecil dengan tidak ada lithium yang tertanam seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Mungkin ada sedikit evolusi litium di sekitar titik hitam.

(3) Evolusi litium dengan elektrolit yang tidak cocok

Prinsip evolusi litium yang disebabkan oleh alasan ini tidak sepenuhnya dipahami oleh Wenwu. Diduga bahwa elektrolit dan elektroda negatif tidak cocok, yang menyebabkan film SEI menjadi terlalu tebal atau tidak rata, dan kemudian menghalangi masuknya ion litium; atau elektrolit tidak dapat sepenuhnya menyusup ke dalam elektroda negatif, menyebabkan kesulitan dalam pemasukan ion litium.

(4) Evolusi litium disebabkan oleh pemisahan langsung tanpa terbentuk

Jika sel baterai langsung diisi dengan volume terpisah tanpa membentuk arus kecil, film SEI tidak dapat terbentuk secara efektif, yang akan mempengaruhi masuknya ion litium ke dalam elektroda negatif dan menyebabkan evolusi litium selama proses pengisian. Gambar analisis litium terkait seperti titik seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas.

(5) Kadar air melebihi standar untuk menganalisis lithium

Sejumlah kecil air berkontribusi pada pembentukan film SEI, tetapi ketika kadar air melebihi standar, ia akan bereaksi dengan garam litium dalam elektrolit dan menghancurkan komposisi film SEI, sehingga mempengaruhi penyisipan ion litium ke negatif elektroda dan penyimpangan pembentuk pada gambar di atas. Daerah coklat, kadang daerah coklat juga akan terjadi evolusi litium.