Lý do cho sự phát triển của pin Lithium-ion là một hiện tượng bất thường cực kỳ phổ biến trong ngành công nghiệp pin Lithium.

Các trạng thái tiến hóa liti khác nhau thường tương ứng với những lý do khác nhau. Phân tích lý do theo trạng thái tiến hóa liti có thể cải thiện năng suất sản phẩm.

Từ quan điểm chung, lý do cho sự phát triển của lithium trong pin lithium-ion được chia thành năm loại: sự phát triển của lithium do biên điện cực âm không đủ; sự tiến hóa của lithium do cơ chế sạc; sự tiến hóa của lithium gây ra bởi đường dẫn chèn lithium bất thường; sự tiến hóa liti gây ra bởi vật liệu chính bất thường; Sự lắng đọng liti tại một vị trí cố định do các nguyên nhân đặc biệt. Sau đây là lời giải thích về những lý do cụ thể cho sự tiến hóa của lithium trong năm loại lý do trên.

1. Sự phát triển của pin lithium ion do không đủ biên độ điện cực âm

Sau khi các ion liti được giải phóng khỏi điện cực dương trong quá trình sạc, chúng phải có điểm đến. Nói chung, số phận là được nhúng vào điện cực âm, nhưng khi điện cực âm không đủ và điện cực âm có thể chèn các ion liti vào ít hơn điện cực dương khử ion liti, các ion liti chỉ có thể được kết tủa trên bề mặt của điện cực âm. điện cực. Điện cực âm thừa không đủ có thể được coi là nguyên nhân phổ biến nhất của kết tủa liti.

Theo vị trí của lượng dư điện cực âm không đủ, nó có thể được chia nhỏ thành ba nhóm điều kiện phân tích lithium sau:

(1) Sự phát triển của Lithium với lượng cực dương thông thường không đủ

Khi điện cực âm bị thiếu quá mức, không có đủ không gian để các ion liti được đưa vào từ điện cực dương sang điện cực âm. Do đó, chỉ có thể hình thành và kết tủa liti kim loại trên bề mặt điện cực âm. Bởi vì mức độ thừa không đủ của điện cực âm nói chung là đồng nhất và các ion liti tách ra từ điện cực dương cũng đồng nhất đến điện cực âm, sự phát triển liti do điện cực âm không đủ cũng là một lớp đồng nhất. Mức độ nghiêm trọng của sự phát triển lithium có liên quan đến sự dư thừa điện cực âm không đủ. Mức độ có quan hệ mật thiết với nhau, mức độ thừa và thiếu càng cao thì sự kết tủa liti càng nghiêm trọng.

(2) Phân tích liti về âm và dương

Khi một tế bào pin được phủ một lớp sơn dày trên một mặt của điện cực dương hoặc phủ nhẹ lên một mặt của điện cực âm, nó sẽ làm cho lithium ở cả hai mặt của điện cực âm của pin lắng đọng lithium ở phía bên kia , mà thường được gọi là bên Âm và bên Dương. Mặt phân cách của tế bào cực dương và cực âm ở phía tạo liti hoàn toàn giống như bề mặt của điện cực âm với lượng liti thừa hoặc không đủ, trong khi mặt kia có màu vàng vàng (đối với cực dương bằng than chì).

(3) Đầu điện cực dương được phủ mà không làm mỏng liti

Nếu đầu điện cực dương không được mỏng trong quá trình phủ, lớp băng ở vị trí đầu điện cực dương có thể dày hơn, do đó sẽ thừa và không đủ tương ứng với đầu điện cực âm, dẫn đến dải đầu âm. Phân tích liti.

2. Sự phóng điện của pin lithium-ion do bộ sạc sản xuất không đúng cách

Vì sự phát triển của lithium xảy ra trong giai đoạn sạc, nên sự thay đổi trong cơ chế sạc cũng phải là một trong những lý do dẫn đến sự phát triển của lithium. Sau đây là danh sách một số trường hợp phát triển lithium do cơ chế sạc:

(1) Kết tủa liti bằng cách sạc ở nhiệt độ thấp

Lý do cho sự kết tủa liti trong quá trình sạc ở nhiệt độ thấp là điện trở chèn liti của điện cực âm ở nhiệt độ thấp lớn hơn đáng kể so với điện trở của điện cực dương. Mặc dù các ion liti có thể bị tách ra khỏi điện cực dương tương đối nhanh ở nhiệt độ thấp, nhưng chúng không thể đưa vào điện cực âm kịp thời, do đó gây ra kết tủa. liti.

(2) Phân tích Lithium bằng cách sạc tốc độ cao

Nếu sạc ở nhiệt độ phòng làm tăng tốc độ sạc một cách mù quáng, điện cực âm cũng sẽ gây ra kết tủa lithium do không thể nhanh chóng hoàn thành việc chèn lithium. Theo thiết kế kiểu dung lượng thông thường, tốc độ sạc tối đa mà tế bào pin có thể chịu được là khoảng 1C ~ 1,5C. Nếu sản phẩm cần tăng thêm dòng điện trong quá trình sử dụng, thì cần phải có thiết kế đặc biệt của miếng cực và bình điện phân. Nếu không, tốc độ sạc càng lớn thì sự phát triển của lithium càng nghiêm trọng.

(3) Quá tải Lithium

Khi điện áp sạc hoặc dung lượng sạc của pin vượt quá giá trị thiết kế, nhiều ion lithium dư thừa sẽ được chiết xuất từ ​​điện cực dương. Vì điện cực âm được thiết kế nên không có không gian cho các ion lithium dư thừa này. Lithium là không thể tránh khỏi. Trong quá trình phóng điện quá mức, sự phân cực của các ion liti từ điện cực dương là đồng nhất và không thay đổi theo vị trí của mảnh cực, do đó sự biến đổi liti do phóng điện quá mức cũng là một lớp đồng nhất.

3. Sự phát triển của pin lithium-ion do các đường dẫn chèn lithium bất thường gây ra

Khi sạc pin lithium-ion, các ion lithium được chiết xuất từ ​​điện cực dương và sau đó được đưa vào điện cực âm thông qua chất điện phân. Tuy nhiên, nếu mặt phân cách giữa các điện cực âm và dương không tiếp xúc tốt, nó sẽ tạo ra các ion liti kết tủa trên bề mặt của điện cực âm. Chi tiết như sau:

(1) Các nếp nhăn cơ hoành để phân tích liti

Khi dải phân cách bị nhăn do chất lượng riêng của nó, sau khi các ion liti ở vị trí tương ứng được tập trung vào điện cực dương, chúng không thể được đưa vào điện cực âm một cách đồng đều. Kết quả là, điện cực âm ở vị trí tương ứng hoặc sẽ trở thành màu nâu khi không đủ xen kẽ liti, hoặc nó sẽ trở thành liti giống như sọc với cùng một hướng uốn nếp.

(2) Biến dạng của tế bào pin để phân tích lithium

Khi độ dày của ô pin lớn dễ bị biến dạng. Khi biến dạng nghiêm trọng, miếng cực tương ứng với vị trí bị biến dạng của tế bào pin có thể tiếp xúc kém, dẫn đến vùng chèn lithium kém hình dải trong hình trên, đôi khi sẽ có phân tích kèm theo. liti.

(3) Hình thành thông thường và không ép nóng và lạnh lithium trước khi hình thành

Nếu độ dày của tế bào tương đối lớn, ngay cả khi quá trình hình thành thông thường được thực hiện mà không cần ép nóng và lạnh sau khi bơm chất lỏng, bề mặt sẽ không quá vấn đề. Tuy nhiên, đối với một số ô mỏng có độ dày dưới 3mm, nếu không có kẹp trong quá trình tạo hình, và quên ép nóng và nguội hoặc nướng cố định trước khi tạo hình, bề mặt sẽ khó xử lý hơn.

Vì sự tiếp xúc giữa các pin mỏng rất khó đóng lại ở bề mặt, nếu không có áp lực nào được tác động lên bề mặt trước và trong quá trình hình thành, khí hình thành không thể được xả hoàn toàn và tiếp xúc bề mặt sẽ bị ảnh hưởng, dẫn đến không đủ điểm giống như lithium chèn và kết tủa liti dạng điểm.

4) Vật cố định được tạo thành liti mà không cần áp suất

Vì sự hình thành vật cố định thường đi kèm với dòng điện cao và SOC điện tích cao, tốc độ sản sinh khí trong quá trình hình thành nhanh hơn và giao diện pin sau khi hình thành sẽ có màu vàng vàng rõ ràng và vị trí tương ứng với việc chèn không đủ lithium sẽ trông rõ ràng hơn. Cho dù đó là một tế bào mỏng không được ép nóng hoặc lạnh trước khi hình thành, hoặc một tế bào đáng lẽ phải được tạo thành bởi bộ cố định nhưng không có áp suất, miễn là vấn đề được tìm thấy trước khi khử khí, thì dòng điện phóng điện nhỏ với bộ cố định và hình thành có thể được thực hiện một lần nữa. Giao diện đã được cải thiện đáng kể.

(5) Tóm tắt phân tích Lithium:

Khi đường dẫn chèn lithium không bình thường, sự bất thường về giao diện rõ ràng nhất của tế bào pin là vùng chèn lithium không đủ màu nâu, tiếp theo là sự thay đổi nhỏ của lithium ở vị trí tương ứng. Do quá trình hình thành và vật liệu khác nhau, hiện tượng kết tủa liti do tiếp xúc mặt phân cách kém trong quá trình hình thành có thể khác với hình minh họa trên.

4. Sự phát triển của pin lithium ion do vật liệu chính bất thường gây ra

Trong quá trình sạc, đích đến của các ion lithium là xuyên qua màng SEI và cuối cùng được nhúng vào điện cực âm. Nếu có vấn đề với phim SEI hoặc điện cực âm, khiến các ion lithium không thể được đưa vào bình thường, thì kết quả chỉ có thể là sự tiến hóa của lithium.

(1) Lithi bị nghiền nát bởi điện cực âm

Khi độ nén của tấm điện cực âm vượt quá giới hạn của nó, các ion liti sẽ được lắng đọng trên bề mặt của điện cực âm khi cấu trúc điện cực âm bị nghiền nát hoặc không có đủ không gian để chèn. Sự phát triển của lithium gây ra bởi sự nghiền nát của điện cực âm không thể sửa chữa được giống như tiếp xúc hóa chất kém, và nó có tác động nghiêm trọng đến dung lượng và chu kỳ của pin.

(2) Sự phát triển liti do ít chất điện ly hơn

Khi pin được tiêm một lượng nhỏ chất lỏng hoặc thời gian lão hóa sau khi tiêm ngắn, chất điện phân sẽ không thể ngấm hoàn toàn vào điện cực âm, và vị trí mà chất điện phân không được ngấm hết sẽ tạo thành một điểm đen nhỏ với không nhúng lithium như trong hình trên. Có thể có sự tiến hóa nhỏ của liti xung quanh vết đen.

(3) Sự phát triển của liti với chất điện phân không phù hợp

Nguyên lý của sự tiến hóa liti do nguyên nhân này gây ra vẫn chưa được Wenwu hiểu đầy đủ. Người ta đoán rằng chất điện phân và điện cực âm không phù hợp, điều này làm cho màng SEI quá dày hoặc không đồng đều, và sau đó cản trở việc đưa các ion lithium vào; hoặc chất điện phân không thể xâm nhập hoàn toàn vào điện cực âm, gây khó khăn trong việc chèn ion lithium.

(4) Sự tiến hóa liti do phân tách trực tiếp mà không được hình thành

Nếu tế bào pin được sạc trực tiếp với một khối lượng riêng biệt mà không tạo thành dòng điện nhỏ, màng SEI sẽ không thể được hình thành một cách hiệu quả, điều này sẽ ảnh hưởng đến việc chèn các ion lithium vào điện cực âm và gây ra sự biến đổi lithium trong quá trình sạc. Hình ảnh phân tích liti tương ứng giống như một vết như trong hình trên.

(5) Hàm lượng nước vượt quá tiêu chuẩn để phân tích lithium

Một lượng nhỏ nước góp phần hình thành màng SEI, nhưng khi hàm lượng nước vượt quá tiêu chuẩn, nó sẽ phản ứng với muối liti trong chất điện phân và phá hủy thành phần màng SEI, từ đó ảnh hưởng đến việc chèn các ion liti vào cực âm. điện cực và hình thành các bất thường trong hình trên Khu vực màu nâu, đôi khi khu vực màu nâu cũng sẽ xảy ra sự tiến hóa liti.