Razões para a evolução das baterias de íon-lítio é um fenômeno anormal extremamente comum na indústria de baterias de lítio.

Diferentes estados de evolução do lítio freqüentemente correspondem a diferentes razões. Analisar as razões de acordo com o estado de evolução do lítio pode melhorar o rendimento do produto.

De uma perspectiva geral, as razões para a evolução do lítio em baterias de íon-lítio são divididas em cinco categorias: evolução do lítio causada por margem negativa insuficiente do eletrodo; evolução de lítio causada pelo mecanismo de carregamento; evolução de lítio causada por caminho de inserção anormal de lítio; evolução de lítio causada por material principal anormal; Deposição de lítio em local fixo causada por razões especiais. A seguir está uma explicação das razões específicas para a evolução do lítio para as cinco categorias de razões acima.

1. Evolução de lítio de baterias de íon de lítio causada por margem insuficiente do eletrodo negativo

Depois que os íons de lítio são liberados do eletrodo positivo durante o carregamento, eles devem ter um destino. De modo geral, o destino é ser incorporado ao eletrodo negativo, mas quando o eletrodo negativo é insuficiente e o eletrodo negativo pode inserir íons de lítio menos do que os íons de lítio desintercalados do eletrodo positivo, os íons de lítio só podem ser precipitados na superfície do negativo eletrodo. Eletrodo negativo em excesso insuficiente pode ser considerado a causa mais comum de precipitação de lítio.

De acordo com a posição de excesso de eletrodo negativo insuficiente, ele pode ser subdividido nos seguintes três grupos de condições de análise de lítio:

(1) Evolução de lítio com excesso insuficiente de ânodo convencional

Quando o eletrodo negativo é excessivamente insuficiente, não há espaço suficiente para os íons de lítio serem inseridos do eletrodo positivo para o eletrodo negativo. Portanto, apenas o lítio metálico pode ser formado e precipitado na superfície do eletrodo negativo. Como o grau de excesso insuficiente do eletrodo negativo geralmente é uniforme, e os íons de lítio extraídos do eletrodo positivo também chegam uniformemente ao eletrodo negativo, a evolução de lítio causada pelo eletrodo negativo insuficiente também é uma camada uniforme. A gravidade da evolução do lítio está relacionada ao excesso insuficiente de eletrodo negativo. O grau está intimamente relacionado, quanto maior o grau de excesso e deficiência, mais grave é a precipitação de lítio.

(2) Análise de lítio em yin e yang

Quando uma célula da bateria é revestida com revestimento pesado em um lado do eletrodo positivo ou levemente revestida em um lado do eletrodo negativo, isso fará com que o lítio em ambos os lados do eletrodo negativo da célula da bateria deposite lítio no outro lado , que é comumente conhecido como lado Yin e Yang. A interface do ânodo e da célula catódica no lado de desenvolvimento de lítio é exatamente a mesma que a do eletrodo negativo com lítio em excesso ou insuficiente, enquanto o outro lado é amarelo dourado (para ânodo de grafite).

(3) A cabeça do eletrodo positivo é revestida sem diluir o lítio

Se a cabeça do eletrodo positivo não for afinada durante o revestimento, o curativo na posição da cabeça do eletrodo positivo pode ser mais espesso, de forma que haverá excesso e insuficiente correspondente à cabeça do eletrodo negativo, resultando em uma faixa da cabeça negativa. Analise o lítio.

2. Ejeção de lítio de baterias de íon-lítio fabricadas indevidamente por carregadores

Uma vez que a evolução do lítio ocorre durante a fase de carregamento, a mudança no mecanismo de carregamento também deve ser uma das razões para a evolução do lítio. A seguir está uma lista de vários casos de evolução de lítio devido ao mecanismo de carregamento:

(1) Precipitação de lítio por carregamento de baixa temperatura

A razão para a precipitação de lítio durante o carregamento em baixa temperatura é que a resistência de inserção de lítio do eletrodo negativo em baixas temperaturas é significativamente maior do que a do eletrodo positivo. Embora os íons de lítio possam ser removidos do eletrodo positivo de forma relativamente rápida em baixas temperaturas, eles não podem ser inseridos no eletrodo negativo a tempo, causando precipitação. lítio.

(2) Análise de lítio por carregamento de alta taxa

Se o carregamento à temperatura ambiente aumentar às cegas a taxa de carregamento, o eletrodo negativo também causará precipitação de lítio devido à incapacidade de completar rapidamente a inserção do lítio. Sob o projeto de tipo de capacidade convencional, a taxa máxima de carga que a célula da bateria pode suportar é de cerca de 1C ~ 1,5C. Se o produto precisar aumentar ainda mais a corrente de carga durante o uso, será necessário um projeto especial da peça polar e do eletrólito. Caso contrário, quanto maior a taxa de carga, mais séria será a evolução do lítio.

(3) Sobrecarga de lítio

Quando a tensão de carga ou a capacidade de carga da bateria exceder em muito o valor do projeto, mais íons de lítio em excesso serão extraídos do eletrodo positivo. Como o eletrodo negativo é projetado, não há espaço para esses íons de lítio em excesso. O lítio é inevitável. Durante a sobrecarga, a desintercalação dos íons de lítio do eletrodo positivo é uniforme e não varia com a posição da peça polar, de modo que a evolução do lítio causada pela sobrecarga também é uma camada uniforme.

3. Evolução de lítio das baterias de íon-lítio causada por caminhos de inserção anormais de lítio

Ao carregar uma bateria de íon de lítio, os íons de lítio são extraídos do eletrodo positivo e, em seguida, inseridos no eletrodo negativo através do eletrólito. No entanto, se a interface entre os eletrodos positivo e negativo não estiver em bom contato, isso fará com que os íons de lítio se precipitem na superfície do eletrodo negativo. Detalhes a seguir:

(1) Rugas do diafragma para analisar o lítio

Quando o separador está enrugado devido à sua própria qualidade, depois que os íons de lítio na posição correspondente são desintercalados do eletrodo positivo, eles não podem ser inseridos uniformemente no eletrodo negativo. Como resultado, o eletrodo negativo na posição correspondente ficará marrom com intercalação insuficiente de lítio ou se tornará lítio semelhante a uma faixa com a mesma direção de crimpagem.

(2) Deformação da célula da bateria para analisar o lítio

Quando a espessura da célula da bateria é grande, é fácil deformar. Quando a deformação é grave, a peça polar correspondente à posição deformada da célula da bateria pode estar em mau contato, resultando na área de má inserção de lítio em forma de faixa na figura acima, que ocasionalmente será acompanhada de análise. lítio.

(3) Formação convencional e sem prensagem a quente e a frio de lítio antes da formação

Se a espessura da célula for relativamente grande, mesmo que a formação convencional seja realizada sem prensagem a quente e a frio após a injeção de líquido, a interface não será muito problemática. No entanto, para algumas células finas com espessura inferior a 3 mm, se não houver fixação durante a formação e a prensagem a quente e a frio ou o cozimento do acessório forem esquecidos antes da formação, a interface será mais miserável.

Uma vez que o contato entre as baterias finas é difícil de fechar na interface, se nenhuma pressão for aplicada à superfície antes e durante a formação, o gás de formação não pode ser completamente descarregado e o contato da interface será afetado, resultando em lítio semelhante a um ponto insuficiente inserção e precipitação pontual de lítio.

4) O acessório é formado em lítio sem pressão

Uma vez que a formação do acessório é frequentemente acompanhada por alta corrente e alta carga SOC, a taxa de produção de gás durante a formação é mais rápida e a interface da bateria após a formação terá um amarelo dourado óbvio e a posição correspondente à inserção insuficiente de lítio parecerá mais óbvia. Quer se trate de uma célula fina que não é prensada a quente ou a frio antes da formação, ou uma célula que deveria ter sido formada pelo acessório, mas não pressurizada, desde que o problema seja encontrado antes da desgaseificação, então a pequena corrente descarrega com o acessório e o a formação pode ser executada novamente. A interface foi melhorada significativamente.

(5) Resumo da análise de lítio:

Quando o caminho de inserção de lítio é anormal, a anormalidade de interface mais óbvia da célula da bateria é a área de inserção de lítio marrom insuficiente, seguida pela leve evolução de lítio na posição correspondente. Devido aos diferentes processos de formação e materiais, o fenômeno da precipitação de lítio causado pelo contato de interface pobre durante a formação pode ser diferente da ilustração acima.

4. Evolução de lítio da bateria de íon de lítio causada por material principal anormal

Durante o processo de carregamento, o destino dos íons de lítio é penetrar no filme SEI e, finalmente, ser embutidos no eletrodo negativo. Se houver um problema com o filme SEI ou com o eletrodo negativo, fazendo com que os íons de lítio não sejam inseridos normalmente, o resultado pode ser apenas evolução de lítio.

(1) O lítio é esmagado pelo eletrodo negativo

Quando a compactação da folha do eletrodo negativo excede seu limite, os íons de lítio serão depositados na superfície do eletrodo negativo quando a estrutura do eletrodo negativo for esmagada ou não houver espaço suficiente para inserção. A evolução do lítio causada pelo esmagamento do eletrodo negativo não é reparável como o mau contato químico e tem um impacto fatal na capacidade e no ciclo da bateria.

(2) Evolução de lítio causada por menos eletrólito

Quando a bateria é injetada com uma pequena quantidade de líquido ou o tempo de envelhecimento após a injeção é curto, o eletrólito não será capaz de se infiltrar completamente no eletrodo negativo, e a posição onde a infiltração não está totalmente infiltrada formará uma pequena mancha preta com nenhum lítio incorporado como mostrado na figura acima. Pode haver uma ligeira evolução do lítio em torno da mancha preta.

(3) Evolução de lítio com eletrólito incompatível

O princípio da evolução do lítio causado por esta razão não é totalmente compreendido por Wenwu. Supõe-se que o eletrólito e o eletrodo negativo não são compatíveis, o que faz com que o filme SEI seja muito espesso ou irregular e, então, dificulte a inserção de íons de lítio; ou o eletrólito não consegue se infiltrar totalmente no eletrodo negativo, causando dificuldade na inserção do íon de lítio.

(4) Evolução de lítio causada pela separação direta sem ser formado

Se a célula da bateria for carregada diretamente com um volume separado sem formar uma pequena corrente, o filme SEI não pode ser efetivamente formado, o que afetará a inserção de íons de lítio no eletrodo negativo e causará a evolução de lítio durante o processo de carregamento. A imagem de análise de lítio correspondente é como um ponto, conforme mostrado na figura acima.

(5) O teor de água excede o padrão para analisar o lítio

Uma pequena quantidade de água contribui para a formação do filme SEI, mas quando o teor de água ultrapassa o padrão, ela vai reagir com o sal de lítio no eletrólito e destruir a composição do filme SEI, afetando assim a inserção de íons de lítio no negativo eletrodo e formando as irregularidades na foto acima Área marrom, às vezes a área marrom também ocorrerá evolução de lítio.