Durante il ciclo a ciclo lungo, la capacità reversibile della batteria agli ioni di litio continuerà a diminuire a causa della riduzione dei materiali attivi, della precipitazione del litio metallico, del consumo continuo di elettrolita, dell'aumento della resistenza interna e dell'instabilità termica. Tra questi, il fenomeno dell'evoluzione del litio dell'elettrodo negativo di grafite è la causa più importante del degrado della capacità della batteria e del cortocircuito interno.

Nell'articolo precedente abbiamo condiviso un diagramma schematico della struttura di una batteria a bottone Li-Cu. Un piccolo dispositivo di riscaldamento Pt è posizionato sul substrato per riscaldare un'area locale nella batteria. Il dispositivo di riscaldamento è stato spento nella fase iniziale dell'esperimento e la corrispondente corrente negativa è stata attribuita al processo di carica del doppio strato elettrico sulla superficie del foglio di Cu e al processo di formazione di SEI. Il potenziale elettrico viene utilizzato per superare la barriera di nucleazione del litio metallico e la reazione di evoluzione del litio non si verificherà. Dopo l'accensione del dispositivo di riscaldamento, la potenza di uscita è di 80 mV e l'improvviso aumento della corrente può essere osservato quando la temperatura viene aumentata a 55°C. Quindi, quando la temperatura continua a salire fino a 95°C, la corrente aumenta ulteriormente fino a 10 mA. Dopo l'esperimento, un grumo d'argento è apparso nella zona centrale dei fiocchi di Cu. La caratterizzazione SEM e XRD ha confermato che il materiale d'argento era litio metallico depositato sui fiocchi di Cu a causa della temperatura nell'omogeneità.

Per analizzare quantitativamente i risultati osservati nell'esperimento, l'autore utilizza COMSOL per simulare e analizzare la termodinamica della batteria. La Figura 3A-D è la simulazione della temperatura all'interno della cella a bottone. La temperatura più alta nell'area centrale dell'elettrodo Cu è 97,4 ° C e decade rapidamente dalla direzione radiale. La temperatura dell'interfaccia tra la lamina di Cu e l'elettrolita è di 55,4 °C e la temperatura della lamina di Li del controelettrodo è di 55,4 °C. Al di sotto di 22,6 °C, dalla Figura 3E si può vedere che quando si verifica la deposizione di litio, la temperatura nell'area centrale scende a 92,3 °C, il che è coerente con l'osservazione sperimentale che la temperatura nello stadio 3 scende da 95 °C a 93 °C °C. L'abbassamento della temperatura è dovuto alla buona conducibilità termica del metallo di litio depositato sulla superficie, che favorisce la dissipazione del calore. Questi risultati indicano che la deposizione di litio metallico può essere nota in situ rilevando la temperatura. Dalla Fig. 3I, si può osservare un'evidente corrente negativa sull'elettrodo di lavoro, che conferma che la reazione di riduzione degli ioni di litio al litio metallico si è verificata in questa regione. L'alto grado di concordanza tra i risultati sperimentali e la simulazione dimostra che la distribuzione non uniforme della temperatura avrà un impatto significativo sul processo di evoluzione del litio. un'evidente corrente negativa può essere osservata sull'elettrodo di lavoro, il che conferma che la reazione di riduzione degli ioni di litio al litio metallico si è verificata in questa regione. L'alto grado di concordanza tra i risultati sperimentali e la simulazione dimostra che la distribuzione non uniforme della temperatura avrà un impatto significativo sul processo di evoluzione del litio. un'evidente corrente negativa può essere osservata sull'elettrodo di lavoro, il che conferma che la reazione di riduzione degli ioni di litio al litio metallico si è verificata in questa regione. L'alto grado di concordanza tra i risultati sperimentali e la simulazione dimostra che la distribuzione non uniforme della temperatura avrà un impatto significativo sul processo di evoluzione del litio.

(HL) Simulazione della distribuzione della temperatura in varie parti della batteria prima della deposizione del metallo di litio;

Conclusione:

Per garantire il corretto funzionamento della tua applicazione, gli ingegneri di ricerca e sviluppo di EverExceed lavorano giorno e notte per ricercare e progettare batterie al litio ferro fosfato all'avanguardia con parametri di carica e scarica perfetti che confermano la durata del ciclo più lunga disponibile per la batteria. Quindi scegli EverExceed come tuo marchio per la completa affidabilità.