Satu lagi sebab mengapa sel Li-ion tidak suka pengecasan pantas

Kemas kini: 6 Ogos 2023
Satu lagi sebab mengapa sel Li-ion tidak suka pengecasan pantas

Semasa digunakan, ion litium bergerak masuk dan keluar dari anod, yang biasanya dibuat daripada zarah grafit. Ion-ion menggelongsor di antara atom karbon dalam proses yang dipanggil interkalasi (lihat rajah).

Apabila bateri dicas terlalu cepat, ion litium cenderung terkumpul di atas permukaan anod, mengakibatkan kelakuan 'penyaduran' merosakkan.

"Penyaduran adalah salah satu punca utama prestasi bateri terjejas semasa pengecasan pantas," kata saintis Argonne Daniel Abraham. "Apabila kami mengecas bateri dengan cepat, kami mendapati bahawa sebagai tambahan kepada penyaduran pada permukaan anod terdapat timbunan produk tindak balas di dalam liang elektrod."

Menggunakan pengimbasan pembelauan nano elektron untuk memerhati pada tahap atom, pasukan itu melihat kekisi karbon berhampiran permukaan zarah menjadi herot secara kekal daripada pengecasan pantas berulang (sehingga 6C). Gangguan kekisi mencapai ~20nm ke dalam zarah dan menghalang ion daripada hanyut ke tepi kekisi untuk berinterkalasi. Sebaliknya mereka bersalut pada permukaan zarah.

"Lebih pantas kami mengecas bateri kami, anod akan menjadi lebih tidak teratur secara atom, yang akhirnya akan menghalang ion litium daripada dapat bergerak ke sana ke mari," kata Abraham. "Kuncinya ialah mencari cara sama ada untuk mengelakkan kehilangan organisasi ini, atau entah bagaimana mengubah suai zarah grafit supaya ion litium boleh berinterkalasi dengan lebih cekap."

Kerja ini diterangkan dalam kertas yang luas dan ditulis dengan jelas 'Peningkatan gangguan pada tepi zarah grafit yang didedahkan oleh pencirian skala berbilang panjang anod daripada sel litium-ion bercas pantas', diterbitkan dalam Journal of the Electrochemical Society, yang turut menerangkan mekanisme kerosakan lain. dianalisis dalam projek komprehensif dengan University of Illinois Urbana-Champaign.