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根据枝晶锂的形成及影响因素,可以从哪几方面来避免枝晶锂的形成

来源:宝鄂实业    2019-04-08 15:29    点击量:

怎样避免锂枝晶的形成

 

根据枝晶锂的形成及影响因素,可以从以下几方面来避免枝晶锂的形成:

 

1.控制正负极集流体涂布后的平整度。

 

因为之前已经讲述过,这里不再赘述了。

 

2.负极颗粒的尺寸要小于临界热力学半径。

 

在锂枝晶生长过程形成锂核,存在一热力学临界半径raq与一动力学临界半径rk:

 

谈一谈锂枝晶的形成机理和预防谈一谈锂枝晶的形成机理和预防

 

式中,为锂-电解质界面的表面能,Ω为锂的摩尔体积,z为电荷数,F为法拉第常数,Gf为摩尔体积转化自由能。锂枝晶生长,首先必须克服热力学临界半径,才有足够的能量形核。其次,单个晶核只有大于动力学临界半径才能够生长,否则该晶核就会逐步消亡。

 

3.添加稳定负极-电解液界面的电解液添加剂

 

添加剂在锂负极表面分解、聚合或者吸附,作为反应物参与SEI膜的生成以改变SEI膜的组成与结构,修饰SEI的物理化学性能,另外也可以做为表面活性剂改变锂负极表面的反应活性,调节锂沉积过程中的电流分布,均匀锂沉积。添加剂在电解液中甚至有ppm水平就可以起到改善锂沉积形貌和循环效率的效果。因此,使用电解液添加剂对锂负极改性,是最经济、最简便的方法。

 

4.替换液体电解质为高强度凝胶/固体电解质

 

固态电解质则具有较高的模量,可以阻止锂枝晶的生长和蔓延,锂枝晶很难穿刺电解质导通正负极,安全性得以大大提高,因而被认为是锂金属电池最优的选择。

 

谈一谈锂枝晶的形成机理和预防

 

5.建立高强度锂负极表面保护层

 

无机陶瓷固态电解质的模量一般很高,可以阻止锂枝晶的生长和蔓延,但是值得注意的是模量高的无机陶瓷,意味着其接触性较差,会导致和电极接触不良,界面电阻过大。因此在选择无机陶瓷材料时,必须在高模量和表面接触之间取得一个平衡。