Lors de la charge Batterie aux ions lithium , Li + est de noyé de l'électrode positive et noyé dans l'électrode négative; Cependant, lorsque certaines anomalies surviennent, telles que : espace d'intercalation du lithium insuffisant dans l'électrode négative, trop de résistance pour que Li + soit noyé dans l'électrode négative, intercalation trop rapide du Li + de l'électrode positive mais incapable d'être noyé dans le électrode négative dans la même quantité, Li + qui ne peut pas être noyé dans l'électrode négative ne peut obtenir des électrons qu'à la surface de l'électrode négative, de manière à former un lithium métallique blanc argenté, qui est souvent appelé précipitation au lithium. Les précipitations de lithium réduisent non seulement les performances de la batterie et raccourcissent considérablement la durée de vie du cycle, mais limitent également la capacité de charge rapide de la batterie et peuvent avoir des conséquences désastreuses telles que la combustion et l'explosion.

Dans une série d'articles, nous discuterons des problèmes suivants à partir de l'échelle macro de la batterie lithium-ion, des conditions de travail, du gradient existant dans la batterie, du test électrochimique, du test de sécurité, etc.), à l'échelle micro (électrode, particule, microstructure, etc.) et à l'échelle atomique (atome, ion, molécule, barrière énergétique d'activation, etc.) :

(1) Quel est le "fusible" de la réaction d'évolution du lithium ?

(2) Quels sont les phénomènes expérimentaux de la réaction d'évolution du lithium ?

(3) Quelles sont les macromorphologies du lithium métallique déposé sur la surface de l'électrode négative dans différentes conditions ? Quelle est la preuve expérimentale directe des effets secondaires?

(4) Quel est le mécanisme pertinent du vieillissement de la batterie causé par la réaction d'évolution du lithium ? Quelle est la courbe de décroissance de la capacité dans ce processus (c'est-à-dire le changement du taux de rétention de la capacité avec le nombre de cycles) ?

Avec le développement rapide des technologies liées aux batteries lithium-ion et l'émergence continue de besoins diversifiés de stockage d'énergie, les gens ont mis en avant des exigences plus élevées pour les futures batteries lithium-ion :

(1) Durée de vie plus longue (une autonomie de plus de 10 ans est requise pour les véhicules électriques) ;

(2) Excellentes performances de charge rapide (la charge à 80% SOC ne prend que 20 minutes);

(3) Excellentes performances de cycle à basse température et capacité de récupération de capacité ;

(4) Performances de sécurité irréprochables.

Fait intéressant, ces quatre performances remarquables de la batterie sont étroitement liées à la réaction secondaire de l'évolution du lithium. Le processus de vieillissement de la batterie et le changement de la cinétique de réaction des électrodes négatives provoqués par la réaction secondaire ont un impact important sur les quatre performances ci-dessus.

Quand le Batterie aux ions lithium est chargé, Li + est débarrassé de l'électrode positive. Ces Li + diffusent à la surface de l'électrode négative dans l'électrolyte et sont noyés dans le matériau de l'électrode négative. En prenant l'électrode négative en graphite comme exemple, l'intercalation du lithium se produit lorsque le potentiel négatif diminue à 200-65 MV par rapport à Li + / Li; Au fur et à mesure que la charge se poursuit, le potentiel de l'électrode négative chute en dessous de 0 V par rapport à Li + / Li, et la réaction secondaire de dépôt de lithium se produit. A ce moment, la réaction secondaire de dépôt de lithium de l'électrode négative et la réaction d'intercalation du lithium sont réalisées en même temps. Compte tenu de l'influence de la polarisation, une réaction secondaire au dépôt de lithium se produit lorsque la somme du potentiel d'équilibre et du surpotentiel (issu de la résistance ohmique, du transfert de charge et du processus de diffusion) est négative par rapport à la paire électrique Li + / Li.

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