-Việc xả pin lithium-ion quá mức không trực tiếp kích hoạt quá trình mạ lithium nhưng nó gây ra một loạt phản ứng phụ gián tiếp làm tăng nguy cơ mạ lithium trong lần sạc tiếp theo.
Hậu quả trực tiếp của việc-Xả quá mức
Sự hòa tan lá đồng và sự hình thành Dendrite đồng
Khi-phóng điện quá mức đến thế điện cực âm cao bất thường (thường trên 1,5 V so với Li/Li⁺), bộ thu dòng đồng trên cực dương sẽ trải qua quá trình hòa tan oxy hóa để tạo ra các ion Cu²⁺. Sau khi di chuyển đến cực âm, các ion Cu2⁺ bị khử thành đồng kim loại và lắng đọng tạo thành các sợi nhánh đồng. Những sợi nhánh này có thể xuyên qua dải phân cách và gây ra đoản mạch bên trong.
Phân hủy màng SEI và tạo khí
-phóng điện quá mức dẫn đến hiện tượng khử xen kẽ lithium quá mức khỏi cực dương. Màng SEI phân hủy, giải phóng nhiệt và khí (chẳng hạn như CO và H₂), khiến pin bị phồng thêm.
Liên kết gián tiếp giữa-Xả quá mức và Mạ Lithium
Rủi ro mạ lithium tăng cao trong lần sạc tiếp theo
-Xả quá mức sẽ làm hỏng cấu trúc pin bên trong (ví dụ: màng SEI bị hỏng, tạo ra dendrite đồng) và làm tăng điện trở trong. Nếu việc sạc được thực hiện trong những điều kiện như vậy, các vấn đề sau sẽ xảy ra:
Điều kiện động học suy giảm: Giao diện cực dương bị hỏng và chất điện phân tiêu thụ cản trở quá trình xen kẽ ion lithium{0}}, dễ dàng kéo điện thế cực dương xuống dưới 0 V và kích hoạt quá trình mạ lithium.
Mật độ dòng điện cục bộ tăng: Các sợi nhánh đồng hoặc sự tắc nghẽn của dải phân cách có thể gây ra sự phân cực cục bộ và đẩy nhanh quá trình mạ lithium.
Bằng chứng thực nghiệm
Khi sạc pin-đã xả quá mức, các vùng mạ lithium màu trắng-không còn cùng với các đốm đen (vùng-không có lithium) có thể xuất hiện trên bề mặt cực dương, chứng tỏ rằng lớp mạ lithium có tương quan với hư hỏng bề mặt do phóng điện quá mức- gây ra.
Điều kiện kích hoạt để mạ lithium
Quá trình mạ lithium vốn đã xảy ra trong quá trình sạc và cần có hai điều kiện tiên quyết:
Điều kiện nhiệt động: Điện thế anode Nhỏ hơn hoặc bằng 0 V (so với Li/Li⁺).
Điều kiện động học: Tốc độ xen kẽ ion lithium-thấp hơn tốc độ lắng đọng lithium (ví dụ: nhiệt độ thấp, tốc độ sạc-cao).
Mặc dù-việc xả quá mức không thể đáp ứng một cách độc lập yêu cầu về nhiệt động lực học cho lớp mạ lithium nhưng nó làm tổn hại đến cấu trúc pin và tạo ra những rủi ro tiềm ẩn tạo điều kiện cho tình trạng mạ lithium trong quá trình sạc sau này.
Phần kết luận
-việc phóng điện quá mức làm tăng đáng kể nguy cơ mạ lithium trong lần sạc gián tiếp tiếp theo thông qua ba cơ chế: đoản mạch bên trong từ sợi nhánh đồng, phân hủy màng SEI và hư hỏng giao diện nghiêm trọng. Đối với các ứng dụng thực tế, phải ngăn chặn nghiêm ngặt-sự phóng điện quá mức (ví dụ: bằng cách định cấu hình điện áp cắt-tắt phóng điện). Sau khi xảy ra-xả quá mức, nên áp dụng các giao thức sạc thận trọng (ví dụ: sạc phục hồi hiện tại ở mức thấp) để giảm thiểu các mối nguy hiểm về an toàn.
