Raisons de l'évolution du lithium des batteries au lithium-ion est un phénomène anormal extrêmement courant dans l'industrie des batteries au lithium.

Différents états d'évolution du lithium correspondent souvent à des raisons différentes. L'analyse des raisons en fonction de l'état d'évolution du lithium peut améliorer le rendement du produit.

D'un point de vue général, les raisons de l'évolution du lithium dans les batteries lithium-ion sont divisées en cinq catégories: évolution du lithium causée par une marge d'électrode négative insuffisante; évolution du lithium causée par le mécanisme de charge; évolution du lithium causée par un chemin d'insertion anormal du lithium; évolution du lithium causée par un matériau principal anormal; Dépôt de lithium à un emplacement fixe causé par des raisons particulières. Ce qui suit est une explication des raisons spécifiques de l'évolution du lithium pour les cinq catégories de raisons ci-dessus.

1. Évolution du lithium des batteries lithium-ion causée par une marge d'électrode négative insuffisante

Une fois que les ions lithium sont libérés de l'électrode positive pendant la charge, ils doivent avoir une destination. D'une manière générale, le sort est d'être noyé dans l'électrode négative, mais lorsque l'électrode négative est insuffisante et que l'électrode négative peut insérer des ions lithium moins que l'électrode positive des ions lithium désintercalés, les ions lithium ne peuvent être précipités qu'à la surface du négatif. électrode. Un excès d'électrode négative insuffisant peut être considéré comme la cause la plus fréquente de précipitation du lithium.

Selon la position de l'excès d'électrode négative insuffisant, il peut être subdivisé en trois groupes de conditions d'analyse du lithium suivants:

(1) Évolution du lithium avec excès insuffisant d'anode conventionnelle

Lorsque l'électrode négative est excessivement insuffisante, il n'y a pas assez d'espace pour que les ions lithium soient insérés de l'électrode positive à l'électrode négative. Par conséquent, seul du lithium métallique peut être formé et précipité sur la surface de l'électrode négative. Du fait que le degré d'excès insuffisant de l'électrode négative est généralement uniforme et que les ions lithium extraits de l'électrode positive arrivent également uniformément vers l'électrode négative, le dégagement de lithium provoqué par l'électrode négative insuffisante est également une couche uniforme. La sévérité de l'évolution du lithium est liée à un excès d'électrode négative insuffisant. Le degré est étroitement lié, plus le degré d'excès et de carence est élevé, plus la précipitation de lithium est grave.

(2) Analyse du lithium sur le yin et le yang

Lorsqu'une cellule de batterie est recouverte d'un revêtement épais sur un côté de l'électrode positive ou légèrement revêtue d'un côté de l'électrode négative, le lithium des deux côtés de l'électrode négative de la cellule de batterie déposera du lithium de l'autre côté , qui est communément appelé côté Yin et Yang. L'interface de l'anode et de la cellule cathodique du côté dégageant du lithium est exactement la même que celle de l'électrode négative avec du lithium en excès ou en insuffisance, tandis que l'autre côté est jaune d'or (pour l'anode en graphite).

(3) La tête d'électrode positive est revêtue sans diluer le lithium

Si la tête d'électrode positive n'est pas amincie pendant le revêtement, le pansement à la position de tête d'électrode positive peut être plus épais, de sorte qu'il y aura une correspondance excessive et insuffisante à la tête d'électrode négative, résultant en une bande de la tête négative. Analysez le lithium.

2. Éjection de lithium de batteries au lithium-ion fabriquées de manière incorrecte par des chargeurs

L'évolution du lithium se produisant lors de la phase de charge, le changement du mécanisme de charge doit également être l'une des raisons de l'évolution du lithium. Voici une liste de plusieurs cas d'évolution du lithium dus au mécanisme de charge:

(1) Précipitation du lithium par charge à basse température

La raison de la précipitation du lithium pendant la charge à basse température est que la résistance d'insertion de lithium de l'électrode négative à basses températures est nettement supérieure à celle de l'électrode positive. Bien que les ions lithium puissent être retirés de l'électrode positive relativement rapidement à basse température, ils ne peuvent pas être insérés dans l'électrode négative à temps, provoquant ainsi une précipitation. lithium.

(2) Analyse du lithium par charge à haut débit

Si la charge à température ambiante augmente aveuglément la vitesse de charge, l'électrode négative provoquera également une précipitation du lithium en raison de l'incapacité de terminer rapidement l'insertion du lithium. Dans le cadre de la conception de type de capacité conventionnelle, le taux de charge maximal que la cellule de batterie peut supporter est d'environ 1C ~ 1,5C. Si le produit doit augmenter davantage le courant de charge pendant l'utilisation, une conception spéciale de la pièce polaire et de l'électrolyte est nécessaire. Sinon, plus le taux de charge est élevé, plus l'évolution du lithium sera grave.

(3) surcharge de lithium

Lorsque la tension de charge ou la capacité de charge de la batterie dépasse largement la valeur de conception, davantage d'ions lithium en excès seront extraits de l'électrode positive. Puisque l'électrode négative est conçue, il n'y a pas d'espace pour ces ions lithium en excès. Le lithium est inévitable. En cas de surcharge, la désintercalation des ions lithium de l'électrode positive est uniforme et ne varie pas avec la position de la pièce polaire, de sorte que l'évolution du lithium provoquée par la surcharge est également une couche uniforme.

3. Évolution du lithium des batteries lithium-ion causée par des chemins d'insertion anormaux du lithium

Lors du chargement d'une batterie lithium-ion, les ions lithium sont extraits de l'électrode positive, puis insérés dans l'électrode négative à travers l'électrolyte. Cependant, si l'interface entre les électrodes positive et négative n'est pas en bon contact, cela provoquera la précipitation des ions lithium à la surface de l'électrode négative. Les détails sont les suivants:

(1) Rides du diaphragme pour analyser le lithium

Lorsque le séparateur est froissé en raison de sa propre qualité, après que les ions lithium à la position correspondante ont été désintercalés de l'électrode positive, ils ne peuvent pas être insérés uniformément dans l'électrode négative. En conséquence, l'électrode négative à la position correspondante deviendra soit brune avec une intercalation de lithium insuffisante, soit elle deviendra du lithium de type Stripe avec le même sens de sertissage.

(2) Déformation de la cellule de batterie pour analyser le lithium

Lorsque l'épaisseur de la cellule de batterie est importante, il est facile de se déformer. Lorsque la déformation est importante, la pièce polaire correspondant à la position déformée de la cellule de batterie peut être en mauvais contact, ce qui se traduit par la zone de mauvaise insertion du lithium en forme de bande sur la figure ci-dessus, qui sera parfois accompagnée d'une analyse. lithium.

(3) Formation conventionnelle et pas de pressage à chaud et à froid du lithium avant la formation

Si l'épaisseur de la cellule est relativement importante, même si la formation classique est réalisée sans pressage à chaud et à froid après injection de liquide, l'interface ne sera pas trop problématique. Cependant, pour certaines cellules minces d'une épaisseur inférieure à 3 mm, s'il n'y a pas de serrage pendant la formation, et que le pressage à chaud et à froid ou la cuisson de l'appareil sont oubliés avant la formation, l'interface sera plus misérable.

Étant donné que le contact entre les batteries minces est difficile à fermer à l'interface, si aucune pression n'est appliquée à la surface avant et pendant la formation, le gaz de formation ne peut pas être complètement déchargé et le contact d'interface sera affecté, entraînant une insuffisance de lithium ponctuel. insertion et précipitation ponctuelle du lithium.

4) L'appareil est formé en lithium sans pression

Étant donné que la formation de l'appareil est souvent accompagnée d'un courant élevé et d'une charge élevée SOC, le taux de production de gaz pendant la formation est plus rapide, et l'interface de la batterie après la formation aura un jaune doré évident, et la position correspondant à l'insertion insuffisante de lithium semblera plus évidente. Qu'il s'agisse d'une cellule mince qui n'est pas pressée à chaud ou à froid avant la formation, ou d'une cellule qui aurait dû être formée par l'appareil mais non pressurisée, tant que le problème est détecté avant le dégazage, alors la petite décharge de courant avec l'appareil et le la formation peut être effectuée à nouveau. L'interface a été considérablement améliorée.

(5) Résumé de l'analyse du lithium:

Lorsque le chemin d'insertion du lithium est anormal, l'anomalie d'interface la plus évidente de la cellule de batterie est la zone d'insertion de lithium insuffisante brune, suivie de la légère évolution du lithium à la position correspondante. En raison des différents processus et matériaux de formation, le phénomène de précipitation du lithium causé par un mauvais contact d'interface pendant la formation peut être différent de l'illustration ci-dessus.

4. Évolution du lithium de la batterie au lithium-ion causée par un matériau principal anormal

Pendant le processus de charge, la destination des ions lithium est de pénétrer dans le film SEI et finalement d'être noyés dans l'électrode négative. S'il y a un problème avec le film SEI ou l'électrode négative, empêchant l'insertion normale des ions lithium, le résultat ne peut être qu'une évolution du lithium.

(1) Le lithium est écrasé par l'électrode négative

Lorsque le compactage de la feuille d'électrode négative dépasse sa limite, des ions lithium se déposent sur la surface de l'électrode négative lorsque la structure d'électrode négative est écrasée ou qu'il n'y a pas assez d'espace pour l'insertion. Le dégagement de lithium provoqué par l'écrasement de l'électrode négative n'est pas réparable comme le mauvais contact chimique, et il a un impact fatal sur la capacité et le cycle de la batterie.

(2) Évolution du lithium causée par moins d'électrolyte

Lorsque la batterie est injectée avec une petite quantité de liquide ou que le temps de vieillissement après injection est court, l'électrolyte ne pourra pas s'infiltrer complètement dans l'électrode négative et la position où l'infiltration n'est pas complètement infiltrée formera une petite tache noire avec pas de lithium intégré comme indiqué sur la figure ci-dessus. Il peut y avoir une légère évolution du lithium autour de la tache noire.

(3) Evolution du lithium avec électrolyte inadapté

Le principe de l'évolution du lithium causé par cette raison n'est pas entièrement compris par Wenwu. On suppose que l'électrolyte et l'électrode négative ne sont pas appariés, ce qui fait que le film SEI est trop épais ou irrégulier, et gêne alors l'insertion des ions lithium; ou l'électrolyte ne peut pas s'infiltrer complètement dans l'électrode négative, provoquant des difficultés d'insertion des ions lithium.

(4) Évolution du lithium causée par une séparation directe sans se former

Si la cellule de batterie est directement chargée avec un volume séparé sans former un petit courant, le film SEI ne peut pas être formé efficacement, ce qui affectera l'insertion d'ions lithium dans l'électrode négative et provoquera un dégagement de lithium pendant le processus de charge. L'image d'analyse du lithium correspondante est comme un point comme le montre la figure ci-dessus.

(5) La teneur en eau dépasse la norme pour analyser le lithium

Une petite quantité d'eau contribue à la formation du film SEI, mais lorsque la teneur en eau dépasse la norme, elle réagit avec le sel de lithium dans l'électrolyte et détruit la composition du film SEI, affectant ainsi l'insertion des ions lithium dans le négatif. électrode et formant les irrégularités dans l'image ci-dessus Zone brune, parfois la zone brune se produira également une évolution du lithium.