鋰枝晶是怎樣形成的?影響鋰枝晶的因素?
本文主要結(jié)合文獻(xiàn)和實際工作經(jīng)驗講述以下幾個問題,講述不對的地方,請各位前輩多多指正。同時我們也希望能夠拋磚引玉,吸引各位專家更好的講述一下鋰枝晶問題。
1.鋰枝晶是怎樣形成的?
2.鋰枝晶的特點是什么?
4.怎樣避免鋰枝晶的形成?
鋰枝晶是怎樣形成的
早在20世紀(jì)70年代就有研究者對金屬鋰的沉積進(jìn)行了細(xì)致的觀測。然而鋰枝晶的生長機(jī)理涉及電化學(xué)、晶體學(xué)、動力學(xué)、熱力學(xué)等領(lǐng)域,十分復(fù)雜,因此至今沒有一種普適性的枝晶生長理論。
電池中的鋰枝晶問題與電化學(xué)工業(yè)上的電鍍生產(chǎn)類似,如電鍍Cu、Ni和Zn等,同樣面臨金屬的枝晶生長問題。因而,電鍍過程中積攢的經(jīng)驗,能夠作為了解鋰技晶生長的借鑒。之前的經(jīng)驗表明,在電鍍過程中,電解液中存在一個陽離子濃度梯度,受限于鋰離子的擴(kuò)散速度,當(dāng)電流密度迗到一個特定值時,電流只能維持一段時間被稱之為沙灘時間,之后陽離子在靠近沉積電極一側(cè)的電解液中耗費殆盡,這樣就會打破沉積電極表面電中性平衡,形成一個局部空間電荷,從而導(dǎo)致電鍍時產(chǎn)生枝晶。
借助電鍍經(jīng)驗和前人研究,M.Rosso等人在考慮了沉積速率、離子濃度、電流密度、過電位和表面張力對嵌入和離子沉積過程的影響,提出一個關(guān)于鋰枝晶的Monroe-Newman模型
談一談鋰枝晶的形成機(jī)理和預(yù)防
式中:e為基本電荷單位;Co為初始濃度;D為擴(kuò)散常數(shù);J為電流密度;μc為陽離子濃度;μa為陰離子濃度。實驗表明:當(dāng)J2增大時,τcc變小。
另外也有一些理論認(rèn)為,由于金屬鋰負(fù)極表面凹凸不平,存在許多突起,導(dǎo)致突起處的電子電荷分布變多,導(dǎo)致更多的Li+被吸引而發(fā)生沉積形成鋰枝晶。
總之,鋰枝晶的生長是一個復(fù)雜電化學(xué)問題,涉及到許多因素,因此很難用單一的模型或者理論來描述。但是,對于鋰枝晶成核與生長的理論模型的研究與探索仍然在繼續(xù)。












