Per{0}}ličio-jonų baterijų išsikrovimas tiesiogiai nesukelia ličio padengimo, tačiau sukelia daugybę šalutinių reakcijų, kurios netiesiogiai padidina ličio padengimo riziką vėlesnio įkrovimo metu.
Tiesioginės per{0}}iškrovos pasekmės
Vario folijos tirpimas ir vario dendrito susidarymas
Kai per-iškraunamas iki neįprastai didelio neigiamo elektrodo potencialo (paprastai didesnis nei 1,5 V, palyginti su Li/Li⁺), ant anodo esantis vario srovės kolektorius oksidaciniu būdu ištirpsta, kad susidarytų Cu²⁺ jonai. Po migracijos į katodą Cu²⁺ jonai redukuojami į metalinį varį ir nusėda, kad susidarytų vario dendritai. Šie dendritai gali pramušti separatorių ir sukelti vidinius trumpuosius jungimus.
SEI plėvelės skaidymas ir dujų generavimas
Per{0}}iškrovimas sukelia per didelį ličio deinterkalavimą nuo anodo. SEI plėvelė suyra, išskirdama šilumą ir dujas (pvz., CO ir H₂), kurios padidina akumuliatoriaus patinimą.
Netiesioginis ryšys tarp per{0}}iškrovimo ir ličio dengimo
Padidėjusi ličio padengimo rizika vėlesnio įkrovimo metu
Per didelis iškrovimas pažeidžia vidinę akumuliatoriaus struktūrą (pvz., nutrūksta SEI plėvelė, susidaro vario dendritas) ir padidėja vidinė varža. Jei įkrovimas atliekamas tokiomis sąlygomis, atsiras šios problemos:
Pablogėjusios kinetinės sąlygos: pažeistos anodo sąsajos ir sunaudotas elektrolitas trukdo ličio{0}}jonų įsiterpimui, lengvai sumažina anodo potencialą žemiau 0 V ir suaktyvina ličio dengimą.
Padidėjęs vietinės srovės tankis: vario dendritai arba separatoriaus užsikimšimai gali sukelti vietinę poliarizaciją ir pagreitinti ličio dengimą.
Eksperimentiniai įrodymai
Kai įkraunamos per-išsikrovusios baterijos, ant anodo paviršiaus gali atsirasti ne-baltų-ličio dengimo zonų šalia juodų dėmių (sritys, kuriose nėra ličio, o tai įrodo, kad ličio padengimas yra susijęs su sąsajos pažeidimu, kurį sukelia per didelis iškrovimas).
Ličio dengimo pradžios sąlygos
Ličio padengimas savaime atsiranda įkrovimo metu ir reikalauja dviejų būtinų sąlygų:
Termodinaminė sąlyga: Anodo potencialas Mažesnis arba lygus 0 V (palyginti su Li/Li⁺).
Kinetinė būsena: ličio{0}}jonų įsiterpimo greitis yra mažesnis nei ličio nusėdimo greitis (pvz., žema temperatūra, didelio{3}}įkrovimo greitis).
Nors per -iškrovimas negali savarankiškai patenkinti ličio dengimo termodinaminių reikalavimų, jis kenkia akumuliatoriaus struktūrai ir sukuria paslėptą riziką, dėl kurios vėliau įkraunamos ličio dengimo sąlygos.
Išvada
Per didelis iškrovimas drastiškai padidina ličio dengimo riziką vėlesnio įkrovimo metu netiesiogiai per tris mechanizmus: vidinius trumpuosius jungimus iš vario dendritų, SEI plėvelės skilimą ir rimtus sąsajos pažeidimus. Praktiniais tikslais turi būti griežtai išvengta per-iškrovimo (pvz., sukonfigūruojant iškrovos nutraukimo-įtampą). Kai įvyksta per-iškrovimas, siekiant sumažinti pavojų saugai, reikia taikyti konservatyvius įkrovimo protokolus (pvz., mažos-srovės atkūrimo įkrovimą).
