鋰枝晶是影響可充電蓄電池容量與安全性下降的因素之一,那是什麼因素導致它形成的呢?
鋰電池鋰枝晶形成原因
一、電極表面不均勻
造成電極表面不均的原因有:單電極塗布不均,兩極重量差別較大,活性物質含有雜質等等。表面粗糙度越大,越有利於鋰枝晶的形成。
二、鋰離子濃度梯度及分佈
鋰離子從正極材料中脫出後,穿過電解液和隔膜,嵌入負極。在充電過程中,正極鋰離子濃度不斷升高,負極鋰離子濃度逐漸減小,在電流密度大的稀溶液中,離子濃度可視為0,表明負極形成局部空間電荷,並生成枝晶,枝晶結構生長速度和電解液中離子偏移速率相同。
三、過放
在放電過程中,負極鋰離子濃度逐步增高,正極鋰離子濃度緩慢變小,當深度放電時,由於負極接收鋰離子數量與擴散能力有限,所以剩餘的鋰離子將游離該極表面,並析出。
四、極化
在負極漏銅箔的地方,由於極化小,易鋰合金化,易析鋰。
五、電流密度
電流密度減小,可以在一定程度上延緩枝晶鋰的生長。
鋰枝晶形成除了上面的原因外,還有環境溫度、正負極片間有氣體接觸不好、負極電解液浸潤不好,SEI膜、電解液種類、正負極之間有效距離等。
針對上面的問題,因如何避免呢?1、控制電極表面的平整度;2、負極顆粒尺寸要小於臨界熱力學半徑;3、調控電沉積物的潤濕性;4、限制電鍍電位低於臨界值;5、向電解液中添加劑,防止與妒忌發生副反應;6、用高強度凝膠/固體電解質取代電解液;7、為負極表面添加保護層。