Причини розвитку літій-іонних акумуляторів є надзвичайно поширеним аномальним явищем у галузі літієвих батарей.

Різні стадії еволюції літію часто відповідають різним причинам. Аналіз причин відповідно до стану виділення літію може поліпшити вихід продукту.

З загальної точки зору причини еволюції літію в літій-іонних акумуляторах поділяються на п'ять категорій: еволюція літію, спричинена недостатнім запасом негативного електрода; виділення літію, спричинене зарядним механізмом; виділення літію, спричинене аномальним шляхом введення літію; виділення літію, спричинене аномальним основним матеріалом; Осадження літію у фіксованому місці, спричинене особливими причинами. Далі наводиться пояснення конкретних причин еволюції літію з вищезазначених п’яти категорій причин.

1. Еволюція літію в літій-іонних батареях, спричинена недостатнім запасом негативного електрода

Після вивільнення іонів літію з позитивного електрода під час зарядки вони повинні мати місце призначення. Взагалі кажучи, доля повинна бути вкладена в негативний електрод, але коли негативного електрода недостатньо, і негативний електрод може вставляти іони літію менше, ніж позитивний електрод, деінтеркальовані іони літію, іони літію можуть осідати лише на поверхні негативного електрода електрод. Недостатній надлишок негативного електрода можна розглядати як найпоширенішу причину опадів літію.

Відповідно до положення недостатнього надлишку негативних електродів його можна розділити на такі три групи умов аналізу літію:

(1) Виділення літію при недостатньому надлишку звичайного анода

Коли негативного електрода надмірно недостатньо, не вистачає місця для введення іонів літію від позитивного електрода до негативного електрода. Отже, лише металевий літій може утворюватися і осідати на поверхні негативного електрода. Оскільки ступінь недостатнього надлишку негативного електрода, як правило, рівномірна, а іони літію, витягнуті з позитивного електрода, також рівномірно надходять до негативного електрода, виділення літію, спричинене недостатнім негативним електродом, також є однорідним шаром. Тяжкість виділення літію пов'язана з недостатнім надлишком негативних електродів. Ступінь тісно пов'язана, чим вищий ступінь надлишку та дефіциту, тим серйозніші опади літію.

(2) Аналіз літію на інь та ян

Коли акумуляторна батарея покрита важким покриттям з одного боку позитивного електрода або злегка покрита з одного боку негативного електрода, це призведе до того, що літій по обидва боки негативного електрода елемента батареї відкладе літій з іншого боку , яка широко відома як сторона Інь та Ян. Інтерфейс анодної та катодної комірки на стороні, що розвивається літію, точно такий же, як і у негативного електрода з надлишком або недостатньою кількістю літію, тоді як інша сторона золотисто-жовта (для графітового анода).

(3) Голова позитивного електрода покрита без розрідження літію

Якщо головка позитивного електрода не стоншується під час нанесення покриття, пов’язка в положенні позитивного електрода може бути товстішою, так що буде надмірна і недостатня кількість, відповідна негативній головці електрода, в результаті чого з’явиться смужка негативної головки. Проаналізуйте літій.

2. Викид літію літій-іонних акумуляторів, виготовлених неправильно зарядними пристроями

Оскільки виділення літію відбувається на етапі зарядки, зміна зарядного механізму також повинна бути однією з причин виділення літію. Далі наведено перелік декількох випадків виділення літію через зарядний механізм:

(1) Літієві опади низькотемпературною зарядкою

Причиною опадів літію під час низькотемпературної зарядки є те, що опір введення літію негативного електрода при низьких температурах значно більший, ніж у позитивного електрода. Хоча іони літію можна відносно швидко видалити з позитивного електрода при низьких температурах, їх не можна вчасно вставити в негативний електрод, що спричиняє опади. літій.

(2) Аналіз літію за допомогою високошвидкісної зарядки

Якщо зарядка при кімнатній температурі сліпо збільшує швидкість зарядки, негативний електрод також спричинить опади літію через неможливість швидко завершити введення літію. За звичайною конструкцією типу ємності, максимальна швидкість заряду, яку витримує елемент живлення, становить приблизно 1C ~ 1.5C. Якщо виробу необхідно додатково збільшити струм заряду під час використання, тоді потрібна спеціальна конструкція полюса та електроліту. Інакше, чим більша швидкість заряду, тим серйозніше буде еволюція літію.

(3) Перезаряд літію

Коли напруга заряду або ємність заряду акумулятора значно перевищує проектну величину, із позитивного електрода буде вилучено більше надлишку іонів літію. Оскільки негативний електрод розроблений, місця для цих надлишків іонів літію немає. Літій неминучий. Під час надмірного заряду деінтеркалація іонів літію від позитивного електрода є рівномірною і не змінюється залежно від положення полюса, тому виділення літію, спричинене перенапругою, також є однорідним шаром.

3. Виділення літію в літій-іонних батареях, спричинене аномальними шляхами введення літію

Заряджаючи літій-іонну батарею, іони літію витягуються з позитивного електрода, а потім через електроліт вставляються в негативний електрод. Однак, якщо межа розділу між позитивним і негативним електродами не знаходиться в хорошому контакті, це призведе до осадження іонів літію на поверхні негативного електрода. Деталі такі:

(1) Діафрагма зморшок для аналізу літію

Коли сепаратор зморщений через власну якість, після деінтеркалізації іонів літію у відповідному положенні від позитивного електрода їх не можна рівномірно вставити в негативний електрод. В результаті негативний електрод у відповідному положенні або стає коричневим при недостатній інтеркаляції літію, або він стає смугастим літієм з однаковим напрямком обтиску.

(2) Деформація елемента батареї для аналізу літію

Коли товщина елемента батареї велика, її легко деформувати. Коли деформація серйозна, полюсна деталь, що відповідає деформованому положенню елемента батареї, може погано контактувати, що призводить до бідної області вставки літію у формі смужки на малюнку вище, що іноді супроводжується аналізом. літій.

(3) Звичайне пластування та відсутність гарячого та холодного пресування літію перед пластуванням

Якщо товщина комірки порівняно велика, навіть якщо звичайне формування здійснюється без гарячого та холодного пресування після впорскування рідини, інтерфейс не буде надто проблематичним. Однак для деяких тонких осередків товщиною менше 3 мм, якщо під час формування не буде затиску, а гаряче та холодне пресування або випікання кріплення забудуться перед формуванням, інтерфейс буде більш жалюгідним.

Оскільки контакт між тонкими акумуляторами важко закрити на межі розділу, якщо на поверхню не чиниться тиск до і під час пласта, пластовий газ не може повністю розрядитися, і контакт інтерфейсу буде зашкоджений, що призведе до недостатньої точкоподібності літію інсерція та точкові осадження літію.

4) Пристрій формується в літій без тиску

Оскільки формування кріплення часто супроводжується сильним струмом і високим зарядом SOC, швидкість вироблення газу під час формування швидша, а інтерфейс батареї після формування буде мати очевидний золотисто-жовтий колір, а положення, що відповідає недостатній вставці літію, буде виглядати більш очевидним. Будь то тонка комірка, яка не піддається гарячому чи холодному пресуванню перед формуванням, або комірка, яка повинна була бути сформована кріпленням, але не під тиском, поки проблема виявлена ​​до дегазації, тоді невеликий струмовий розряд із кріпленням і формування можна виконати знову. Інтерфейс значно покращений.

(5) Підсумок аналізу літію:

Коли шлях введення літію є ненормальним, найбільш очевидною аномалією інтерфейсу акумуляторної батареї є коричнева недостатня область введення літію, що супроводжується незначним виділенням літію у відповідному положенні. Внаслідок різних процесів формування та матеріалів явище опадів літію, спричинене поганим контактом між поверхнею під час формування, може відрізнятися від наведеної вище ілюстрації.

4. Виділення літію літій-іонної батареї, спричинене ненормальним основним матеріалом

Під час зарядки іони літію мають проникати в плівку SEI і, нарешті, вбудовуватися в негативний електрод. Якщо проблема з плівкою SEI або негативним електродом спричиняє нездатність нормально вставляти іони літію, результатом може бути лише виділення літію.

(1) Літій подрібнюється негативним електродом

Коли ущільнення листа негативного електрода перевищує його межу, іони літію осідатимуть на поверхні негативного електрода, коли структура негативного електрода буде подрібнена або місця для вставлення недостатньо. Виділення літію, спричинене подрібненням негативного електрода, не піддається ремонту, як поганий хімічний контакт, і це фатально впливає на ємність та цикл роботи акумулятора.

(2) Виділення літію, спричинене меншою кількістю електроліту

Коли в акумулятор вводять невелику кількість рідини або час витримки після введення короткий, електроліт не зможе повністю просочитися до негативного електрода, а положення, де інфільтрація не просочилося повністю, утворює невелику чорну пляму з відсутність вбудованого літію, як показано на малюнку вище. Навколо чорної плями може спостерігатися незначне виділення літію.

(3) Виділення літію з невідповідним електролітом

Принцип еволюції літію, спричинений цією причиною, не до кінця зрозумілий Венву. Вважається, що електроліт і негативний електрод не співпадають, що призводить до того, що плівка SEI стає занадто товстою або нерівномірною, а потім перешкоджає введенню іонів літію; або електроліт не може повністю просочитися в негативний електрод, що спричиняє труднощі при введенні іонів літію.

(4) Виділення літію, спричинене прямим відділенням без утворення

Якщо акумуляторну батарею безпосередньо зарядити окремим об’ємом, не утворюючи малого струму, плівка SEI не може бути ефективно сформована, що вплине на введення іонів літію в негативний електрод і спричинить виділення літію в процесі зарядки. Відповідна картина аналізу літію схожа на пляму, як показано на малюнку вище.

(5) Вміст води перевищує стандартний для аналізу літію

Невелика кількість води сприяє утворенню плівки SEI, але коли вміст води перевищує стандартний, вона реагує з сіллю літію в електроліті і руйнує склад плівки SEI, впливаючи тим самим на введення іонів літію в негатив електрода і утворюючи нерівності на наведеній вище картині коричневої області, іноді коричневої області також відбуватиметься виділення літію.