Причины появления лития в литиево-ионных батареях - чрезвычайно частое аномальное явление в индустрии литиевых батарей.

Различные состояния эволюции лития часто соответствуют разным причинам. Анализ причин в соответствии с состоянием выделения лития может улучшить выход продукта.

С общей точки зрения причины выделения лития в литий-ионных батареях делятся на пять категорий: выделение лития, вызванное недостаточным запасом отрицательного электрода; выделение лития, вызванное механизмом зарядки; выделение лития, вызванное аномальным путем введения лития; выделение лития, вызванное аномальным основным материалом; Осаждение лития в фиксированном месте по особым причинам. Ниже приводится объяснение конкретных причин эволюции лития по вышеуказанным пяти категориям причин.

1. Выделение лития в литий-ионных батареях из-за недостаточного запаса отрицательного электрода.

После того, как ионы лития высвобождаются из положительного электрода во время зарядки, они должны иметь место назначения. Вообще говоря, судьба должна быть встроена в отрицательный электрод, но когда отрицательного электрода недостаточно и отрицательный электрод может вводить меньше ионов лития, чем деинтеркалированные ионы лития положительного электрода, ионы лития могут осаждаться только на поверхности отрицательного электрода. электрод. Недостаточный избыток отрицательного электрода можно рассматривать как наиболее частую причину осаждения лития.

По положению недостаточного избытка отрицательного электрода его можно разделить на следующие три группы условий анализа лития:

(1) Выделение лития при недостаточном избытке обычного анода

Когда отрицательного электрода слишком мало, не хватает места для вставки ионов лития от положительного электрода к отрицательному. Следовательно, только металлический литий может образовываться и осаждаться на поверхности отрицательного электрода. Поскольку степень недостаточного избытка отрицательного электрода обычно является однородной, и ионы лития, извлеченные из положительного электрода, также равномерно попадают на отрицательный электрод, выделение лития, вызванное недостаточным количеством отрицательного электрода, также является однородным слоем. Сильность выделения лития связана с недостаточным избытком отрицательного электрода. Степень тесно связана: чем выше степень избытка и недостатка, тем серьезнее осаждение лития.

(2) Анализ лития на инь и ян

Когда аккумуляторный элемент покрыт толстым покрытием с одной стороны положительного электрода или слегка покрыт с одной стороны отрицательного электрода, это приведет к тому, что литий с обеих сторон отрицательного электрода аккумуляторного элемента будет отлагать литий на другой стороне. , которая широко известна как сторона Инь и Ян. Интерфейс анода и катодной ячейки на стороне, выделяющей литий, точно такой же, как у отрицательного электрода с избытком или недостатком лития, в то время как другая сторона имеет золотисто-желтый цвет (для графитового анода).

(3) Головка положительного электрода покрыта без утончения лития.

Если головка положительного электрода не утончается во время нанесения покрытия, повязка в положении головки положительного электрода может быть толще, так что она будет избыточной и недостаточной, соответствующей головке отрицательного электрода, что приведет к полоске отрицательной головки. Анализируйте литий.

2. Литий-выброс литий-ионных аккумуляторов, неправильно изготовленных зарядными устройствами.

Поскольку выделение лития происходит на стадии зарядки, изменение механизма зарядки также должно быть одной из причин выделения лития. Ниже приводится список нескольких случаев выделения лития из-за механизма зарядки:

(1) Осаждение лития при низкотемпературной зарядке.

Причина осаждения лития во время низкотемпературной зарядки заключается в том, что сопротивление вставке лития отрицательного электрода при низких температурах значительно больше, чем у положительного электрода. Хотя ионы лития могут быть удалены с положительного электрода относительно быстро при низких температурах, они не могут быть вовремя вставлены в отрицательный электрод, что вызывает осаждение. литий.

(2) Анализ лития с помощью высокоскоростной зарядки

Если зарядка при комнатной температуре вслепую увеличивает скорость зарядки, отрицательный электрод также вызовет осаждение лития из-за невозможности быстро завершить вставку лития. При использовании обычного типа емкости максимальная скорость заряда, которую может выдержать аккумуляторная батарея, составляет около 1 ~ 1,5 ° C. Если при использовании изделию необходимо еще больше увеличить ток заряда, то потребуется особая конструкция полюсного наконечника и электролита. В противном случае, чем выше скорость заряда, тем серьезнее будет выделение лития.

(3) Избыточная зарядка литием

Когда зарядное напряжение или зарядная емкость аккумулятора значительно превышают расчетное значение, из положительного электрода будет извлечено больше избыточных ионов лития. Поскольку отрицательный электрод сконструирован, для этих избыточных ионов лития нет места. Литий неизбежен. Во время перезаряда деинтеркаляция ионов лития от положительного электрода является равномерной и не меняется в зависимости от положения полюсного наконечника, поэтому выделение лития, вызванное перезарядом, также представляет собой однородный слой.

3. Выделение лития в литий-ионных батареях из-за неправильных путей ввода лития.

При зарядке литий-ионного аккумулятора ионы лития извлекаются из положительного электрода и затем вводятся в отрицательный электрод через электролит. Однако, если граница раздела между положительным и отрицательным электродами не находится в хорошем контакте, это приведет к осаждению ионов лития на поверхности отрицательного электрода. Подробности следующие:

(1) Морщины диафрагмы для анализа лития

Когда сепаратор сморщен из-за его собственного качества, после того, как ионы лития в соответствующем положении деинтеркалируются с положительного электрода, они не могут быть равномерно вставлены в отрицательный электрод. В результате отрицательный электрод в соответствующем месте либо станет коричневым из-за недостаточной интеркаляции лития, либо станет литиевым полосообразным с тем же направлением обжима.

(2) Деформация аккумуляторной батареи для анализа лития

Когда толщина аккумуляторного элемента велика, его легко деформировать. Когда деформация серьезная, полюсный наконечник, соответствующий деформированному положению аккумуляторного элемента, может плохо контактировать, что приводит к появлению полосообразной области с плохими вставками лития на рисунке выше, что иногда сопровождается анализом. литий.

(3) Обычное формование и отсутствие горячего и холодного прессования лития перед формованием.

Если толщина ячейки относительно велика, даже если обычное формирование осуществляется без горячего и холодного прессования после нагнетания жидкости, граница раздела не будет слишком проблематичной. Однако для некоторых тонких ячеек с толщиной менее 3 мм, если во время формования нет зажима, а горячее и холодное прессование или запекание в приспособлении забыты перед формированием, граница раздела будет более плохой.

Поскольку контакт между тонкими батареями трудно замкнуть на границе раздела, если не будет приложено давление к поверхности до и во время пласта, пластовый газ не может быть полностью разряжен, и контакт раздела будет затронут, что приведет к недостаточному количеству точечного лития вставка и точечное осаждение лития.

4) Крепление изготавливается из лития без давления

Поскольку формирование приспособления часто сопровождается высоким током и высоким зарядом SOC, скорость добычи газа во время формирования выше, и поверхность раздела батареи после образования будет иметь очевидный золотисто-желтый цвет, а положение, соответствующее недостаточному введению лития, будет выглядеть более очевидным. Будь то тонкий элемент, который не подвергался горячему или холодному прессованию перед формированием, или элемент, который должен был быть сформирован приспособлением, но не находился под давлением, если проблема обнаружена до дегазации, то разряд небольшого тока с приспособлением и формирование может быть выполнено снова. Значительно улучшен интерфейс.

(5) Резюме анализа лития:

Когда путь ввода лития является ненормальным, наиболее очевидным нарушением интерфейса аккумуляторной батареи является коричневый участок с недостаточным содержанием лития, за которым следует небольшое выделение лития в соответствующем месте. Из-за различных процессов формирования и материалов явление осаждения лития, вызванное плохим контактом поверхности раздела во время формирования, может отличаться от приведенного выше рисунка.

4. Выделение лития литий-ионного аккумулятора из-за ненормального основного материала

Во время процесса зарядки ионы лития предназначены для проникновения через пленку SEI и, наконец, внедрения в отрицательный электрод. Если есть проблема с пленкой SEI или отрицательным электродом, из-за которой ионы лития не могут быть вставлены нормально, результатом может быть только выделение лития.

(1) Литий раздавливается отрицательным электродом

Когда уплотнение листа отрицательного электрода превышает его предел, ионы лития будут осаждаться на поверхности отрицательного электрода, когда структура отрицательного электрода раздавлена ​​или недостаточно места для вставки. Выделение лития, вызванное раздавливанием отрицательного электрода, не подлежит ремонту, как и плохой химический контакт, и оказывает фатальное влияние на емкость и цикл батареи.

(2) Выделение лития из-за меньшего количества электролита.

Когда в аккумулятор впрыскивается небольшое количество жидкости или время старения после впрыска невелико, электролит не сможет полностью проникнуть в отрицательный электрод, а в месте, где инфильтрация не полностью пропитана, образуется небольшое черное пятно с без лития, как показано на рисунке выше. Вокруг черного пятна может происходить небольшое выделение лития.

(3) Выделение лития при несовпадении электролита.

Принцип эволюции лития, вызванный этой причиной, не полностью понят Вену. Предполагается, что электролит и отрицательный электрод не совпадают, что приводит к тому, что пленка SEI становится слишком толстой или неровной, а затем препятствует проникновению ионов лития; или электролит не может полностью проникнуть в отрицательный электрод, вызывая затруднения при установке иона лития.

(4) Выделение лития, вызванное прямым разделением без образования

Если аккумуляторный элемент заряжается непосредственно отдельным объемом без образования небольшого тока, пленка SEI не может быть эффективно сформирована, что повлияет на внедрение ионов лития в отрицательный электрод и вызовет выделение лития во время процесса зарядки. Соответствующее изображение анализа лития похоже на пятно, как показано на рисунке выше.

(5) Содержание воды превышает стандарт для анализа лития.

Небольшое количество воды способствует образованию пленки SEI, но когда содержание воды превышает стандарт, она вступает в реакцию с литиевой солью в электролите и разрушает состав пленки SEI, тем самым влияя на введение ионов лития в отрицательный элемент. электрод и образующие неровности на изображении выше Коричневая область, иногда коричневая область также будет происходить с выделением лития.