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小木蟲論壇-學術科研互動平臺 » 化學化工區(qū) » 電化學 » 版塊活動 » 討論鋰電池中鋰枝晶的形成
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ywuweizi版主 (著名寫手)
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[交流]
討論鋰電池中鋰枝晶的形成 已有8人參與
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石墨中所嵌入的鋰的含量超過了它所承受的范圍，那么多余的鋰離子就會和負極中穿梭而來的電子結合，在負極表面上開始沉積（deposition）。而對于要形成鋰枝晶，一個必要的條件就是，負極的表面是不平整的（roughness），這樣就會給鋰枝晶的形成提供產(chǎn)所和便利。這時候的鋰是沉積在隔膜和負極的接觸部位，但是生長的方向是沿著從負極→隔膜的走向，因此反應發(fā)生的地點是在負極與電解液的界面上。 Cohen提出的模型是基于復雜的SEI膜生長的，他們的觀點在非水電解液中，由于在活性物質表面形成，其界面上反應活性點多，形成了馬賽克狀多層結構，導致了SEI形成的不均衡，SEI的厚度不均和離子導電性差異，進而引起 SEI的局部沉積和溶解，也使活性物質層和SEI膜部分。 Micromorphological Studies of Lithium Electrodes in Alkyl Carbonate Solutions Using in Situ Atomic Force Microscopy Yamaki 等人提出了晶須生長的理論，他們認為鋰枝晶生長模式是晶須生長，鋰的沉積位置是膜上具有更高離子電導率和晶界以及缺陷的位置，這導致了鋰原子分布的不均勻和造成SEI膜下應力分布的不均，為了緩解這類應力，鋰的表面張力會促使其穿透SEI膜形成晶須，而鋰沉積繼續(xù)在鋰基底上而非晶須，最終使鋰電極表面長滿晶須，長時間的沉積使電極表面被長晶須覆蓋，阻礙鋰離子的繼續(xù)傳輸，然后鋰才會沉積才晶須的連接處和尖端（這些地方一般都有缺陷），由于這類“粗大”連接的出現(xiàn)，鋰沉積的電流密度變得很小，使其繼續(xù)成為顆粒狀的鋰枝晶或者非晶鋰。[A consideration of the morphology of electrochemically deposited lithium in an organic electrolyte] |
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ywuweizi
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SEI的形成是先于Li枝晶的形成的，Li的沉積不僅僅在電極表面也是在SEI中的，那么，這些Li的金屬顆粒將作為電子傳輸通道和鋰枝晶生長的種子層，因此，SEI將極大影響鋰枝晶的生長。 循環(huán)壽命的衰減則主要由活性材料晶格應變循環(huán)所導致的疲勞斷裂引起。對于磷酸鐵鋰顆粒，沿著相界面分布的應變場會導致晶格位錯或斷裂，缺陷的增多將顯著地降低鋰離子的擴散速率，從而導致電池倍率性能的衰退。晶格斷裂也會導致活性材料與導電劑脫附而無法獲得電化學反應所需的電子，造成可用容量的損失。對于石墨負極，晶格片層之間靠微弱的范德華力維系，鋰離子的嵌入和脫嵌極易造成晶格的扭曲和破壞，不斷促使電解質在新暴露出的石墨表面分解沉積，形成 SEI 膜，導致電池老化。在鋰離子嵌入石墨材料的過程中，電解質會在石墨表面發(fā)生反應形成一層固體電解質界面（Solid ElectrolyteInterface，SEI）。該界面為絕緣體，因而能夠有效避免電池的自放電。 |
9樓2016-12-14 15:24:11
z1demon
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3樓2016-12-07 03:34:41
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4樓2016-12-07 03:44:21
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