{"id":37666,"date":"2022-04-06T07:27:47","date_gmt":"2022-04-06T07:27:47","guid":{"rendered":"https:\/\/www.takomabattery.com\/?p=37666"},"modified":"2022-04-20T01:44:50","modified_gmt":"2022-04-20T01:44:50","slug":"formation-mechanism-and-prevention-of-lithium-dendrite","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/formation-mechanism-and-prevention-of-lithium-dendrite\/","title":{"rendered":"Mecanismo de formaci\u00f3n y prevenci\u00f3n de dendritas de litio"},"content":{"rendered":"
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Mecanismo de formaci\u00f3n y prevenci\u00f3n de dendritas de litio<\/h1>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t
  1. Qu\u00e9 causan las dendritas en las bater\u00edas de litio<\/a><\/li>
  2. \u00bfCu\u00e1les son las caracter\u00edsticas de la dendrita de litio?<\/a><\/li>
  3. Factores que afectan a las dendritas de litio<\/a>
    1. La superficie de los electrodos positivo y negativo es irregular<\/a><\/li>
    2. Gradiente y distribuci\u00f3n de la concentraci\u00f3n de iones de litio<\/a><\/li>
    3. Densidad de corriente<\/a><\/li><\/ol><\/li>
    4. C\u00f3mo evitar la formaci\u00f3n de dendritas en las bater\u00edas de iones de litio<\/a>
      1. Control de la planitud de los colectores de corriente positivo y negativo tras el recubrimiento<\/a><\/li>
      2. El tama\u00f1o de las part\u00edculas del electrodo negativo debe ser inferior al radio termodin\u00e1mico cr\u00edtico<\/a><\/li>
      3. A\u00f1adir aditivos electrol\u00edticos para estabilizar la interfaz \u00e1nodo-electrolito.<\/a><\/li>
      4. Sustituye el electrolito l\u00edquido por gel de alta resistencia<\/a><\/li>
      5. Establecer una capa de protecci\u00f3n superficial del \u00e1nodo de litio de alta resistencia<\/a><\/li><\/ol><\/li><\/ol><\/div>

        Todo el mundo sabe que las pilas de litio pueden utilizarse como bater\u00edas para herramientas el\u00e9ctricas<\/strong><\/span><\/a>bater\u00eda de pared, etc. \u00bfSabe usted la relaci\u00f3n entre las bater\u00edas de iones de litio y dendrita de litio<\/strong>? Una de las principales razones de la reducci\u00f3n de la capacidad de bater\u00eda de iones de litio<\/span><\/span><\/a><\/strong> es la p\u00e9rdida irreversible de elementos de litio (compuestos e iones), es decir, la formaci\u00f3n de compuestos irreversibles de litio o metal de litio.<\/p>

        El compuesto irreversible de litio es uno de los principales componentes para formar la pel\u00edcula SEI, y el metal irreversible de litio forma principalmente dendritas de litio y litio muerto.<\/p>

        \"el<\/p>

        Qu\u00e9 causan las dendritas en las bater\u00edas de litio<\/h2>

        Ya en la d\u00e9cada de 1970, los investigadores realizaron observaciones detalladas de la deposici\u00f3n de litio met\u00e1lico. Sin embargo, el mecanismo de crecimiento de la dendrita de litio implica los campos de la electroqu\u00edmica, la cristalograf\u00eda, la cin\u00e9tica, la termodin\u00e1mica, etc., y es muy complicado, por lo que hasta ahora no existe una teor\u00eda universal del crecimiento de la dendrita.<\/p>

        El problema de las dendritas de litio en las bater\u00edas es similar a la producci\u00f3n de galvanoplastia en la industria electroqu\u00edmica, como la galvanoplastia de Cu, Ni y Zn, etc., y tambi\u00e9n se enfrenta al problema del crecimiento de dendritas met\u00e1licas. Por lo tanto, la experiencia acumulada en el proceso de galvanoplastia puede servir de referencia para comprender el crecimiento de los cristales de la tecnolog\u00eda del litio. La experiencia previa ha demostrado que, durante la galvanoplastia, existe un gradiente de concentraci\u00f3n de cationes en el electrolito, limitado por la velocidad de difusi\u00f3n de los iones de litio.<\/p>

        Cuando la densidad de corriente alcanza un determinado valor, la corriente s\u00f3lo puede mantenerse durante un periodo de tiempo, que se denomina tiempo de playa, y entonces los cationes se agotan en el electrolito cercano al electrodo de deposici\u00f3n. Esto rompe el equilibrio de electroneutralidad en la superficie del electrodo de deposici\u00f3n y forma una carga espacial local, que conduce a la formaci\u00f3n de dendritas en la bater\u00eda de iones de litio durante la galvanoplastia.<\/p>

        Con la ayuda de la experiencia en galvanoplastia y de investigaciones anteriores, M. Rosso et al. consideraron la influencia de la velocidad de deposici\u00f3n, la concentraci\u00f3n de iones, la densidad de corriente, el sobrepotencial y la tensi\u00f3n superficial en el proceso de intercalaci\u00f3n y deposici\u00f3n de iones, y propusieron un modelo Monroe-Newman para la dendrita de litio.<\/p>

        \"Qu\u00e9<\/p>

        Donde e es la unidad de carga b\u00e1sica; Co es la concentraci\u00f3n inicial; D es la constante de difusi\u00f3n; J es la densidad de corriente; \u03bcc es la concentraci\u00f3n de cationes; \u03bca es la concentraci\u00f3n de aniones. Los experimentos demuestran que \u03c4cc se reduce al aumentar J2.<\/p>

        Adem\u00e1s, algunas teor\u00edas creen que debido a la superficie irregular del electrodo negativo de litio met\u00e1lico, hay muchas protuberancias, lo que conduce a un aumento de la distribuci\u00f3n de electrones y cargas en las protuberancias, dando lugar a que m\u00e1s Li+ sea atra\u00eddo y depositado para formar dendritas de litio.<\/p>

        En conclusi\u00f3n, el crecimiento de la dendrita de litio es un problema electroqu\u00edmico complejo en el que intervienen muchos factores, por lo que es dif\u00edcil describirlo con un \u00fanico modelo o teor\u00eda. Sin embargo, la investigaci\u00f3n y exploraci\u00f3n del modelo te\u00f3rico de nucleaci\u00f3n y crecimiento de dendritas de Li sigue su curso.<\/p>

        \u00bfCu\u00e1les son las caracter\u00edsticas de la dendrita de litio?<\/h2>

        La morfolog\u00eda de las dendritas de litio es diferente en distintos entornos de bater\u00eda y en distintos momentos, como litio en forma de musgo, litio filamentoso, litio en forma de aguja, litio en forma de bigote, litio en forma de arbusto y litio dendr\u00edtico. Esta diversificaci\u00f3n de nombres se debe a las diferentes descripciones que de ellos hacen diversos investigadores. Se pueden dividir brevemente en 3 categor\u00edas:
        \u2460 Sin bifurcaci\u00f3n, crecimiento \u00fanico, como litio filamentoso, litio en forma de aguja, litio en forma de bigote.
        \u2461 Agrupado, similar al proceso de fermentaci\u00f3n de la masa al crecer, como el litio en forma de musgo, el litio en forma de arbusto.
        \u2462 estructura de bifurcaci\u00f3n obvia, ramas escasas, la estructura dendr\u00edtica m\u00e1s peligrosa, separador f\u00e1cilmente perforado, como el litio dendr\u00edtico.<\/p>

        \"La<\/p>

        La nucleaci\u00f3n inicial y el crecimiento de la dendrita de litio pueden dividirse en tres etapas.<\/p>

        En la primera etapa, tras el montaje de la bater\u00eda, debido a la alta actividad del litio met\u00e1lico, puede producirse una reacci\u00f3n transitoria al entrar en contacto con componentes como los disolventes org\u00e1nicos del electrolito para formar una pel\u00edcula SEI, es decir, la formaci\u00f3n de la pel\u00edcula SEI es anterior a la generaci\u00f3n de dendritas.<\/p>

        La densa pel\u00edcula SEI impide que el electrolito siga reaccionando con el litio met\u00e1lico y es un buen conductor i\u00f3nico, pero un aislante electr\u00f3nico. El Li+ puede depositarse en la superficie del electrodo a trav\u00e9s de esta pel\u00edcula SEI, pero su distribuci\u00f3n de deposici\u00f3n no es uniforme debido a la influencia del litio, el electrolito, las caracter\u00edsticas propias de la pel\u00edcula SEI y las condiciones de carga y descarga.<\/p>

        La segunda etapa, la etapa de nucleaci\u00f3n, es decir, la acumulaci\u00f3n continua de precipitaci\u00f3n no uniforme, da lugar a protuberancias en algunos lugares hasta que se rompe la pel\u00edcula SEI original.<\/p>

        Finalmente, entra en la fase de crecimiento, y contin\u00faa creciendo en la direcci\u00f3n de la longitud despu\u00e9s de perforar la pel\u00edcula SEI original, convirti\u00e9ndose en dendrita de litio visible. Al mismo tiempo, la pel\u00edcula SEI tambi\u00e9n reacciona y prolifera continuamente con el crecimiento de la dendrita de litio met\u00e1lico, pero siempre recubre la superficie de litio met\u00e1lico.<\/p>

        En t\u00e9rminos generales, el n\u00famero de dendritas de litio est\u00e1 determinado principalmente por la etapa de nucleaci\u00f3n, mientras que la morfolog\u00eda de las dendritas est\u00e1 determinada principalmente por la etapa de crecimiento.<\/p>

        \"Observaci\u00f3n<\/p>

        Factores que afectan a las dendritas de litio<\/h2>

        Seg\u00fan el modelo de Monroe-Newman y la experiencia real de trabajo, las razones de la f\u00e1cil aparici\u00f3n de la precipitaci\u00f3n de litio se resumen como sigue:<\/p>

        \u2460 Cuando est\u00e1 sobrecargado, el litio del electrodo negativo est\u00e1 saturado, y el exceso de litio ha sido precipitado por el metal<\/p>

        \u2461 En el lugar donde el electrodo negativo gotea l\u00e1mina de cobre, debido a la peque\u00f1a polarizaci\u00f3n, es f\u00e1cil de aleaci\u00f3n con litio, y es f\u00e1cil de precipitar litio.<\/p>

        \u2462 Cuando se carga con una gran corriente, el litio de la superficie del electrodo negativo no tiene tiempo de difundirse hacia el interior, y precipita en la superficie del electrodo.<\/p>

        \u2463 El borde del electrodo, especialmente cuando los electrodos est\u00e1n alineados, se ve afectado por el efecto de borde, la densidad de corriente es grande, y el electrodo negativo es f\u00e1cil de precipitar litio.<\/p>

        Adem\u00e1s, el dise\u00f1o de redundancia de los electrodos positivo y negativo es insuficiente, la bater\u00eda se carga a baja temperatura, el contacto gaseoso entre las placas positiva y negativa no es bueno y el electrolito del electrodo negativo no se infiltra bien. Factores como la distancia pueden provocar la precipitaci\u00f3n de litio en el electrodo negativo.<\/p>

        La superficie de los electrodos positivo y negativo es irregular<\/h4>

        Hay muchas razones para la superficie desigual de los electrodos positivos y negativos, tales como: recubrimiento desigual, recubrimiento positivo pesado o recubrimiento negativo ligero, material activo mezclado con impurezas, cabezal positivo o negativo supergrueso, etc.<\/p>

        Gradiente y distribuci\u00f3n de la concentraci\u00f3n de iones de litio<\/h4>

        Durante el proceso de carga, la concentraci\u00f3n de iones de litio del electrodo positivo aumenta gradualmente, y la concentraci\u00f3n de iones de litio del electrodo negativo disminuye debido a la continua aceptaci\u00f3n de electrones. En una soluci\u00f3n diluida con una alta densidad de corriente, la concentraci\u00f3n de iones llegar\u00e1 a ser 0.<\/p>

        El modelo de Monroe-Newman muestra que cuando la concentraci\u00f3n de iones disminuye hasta 0, el electrodo negativo formar\u00e1 una carga espacial local y formar\u00e1 una estructura de dendritas de litio, y la velocidad de crecimiento de la estructura de dendritas de litio es la misma que la velocidad de migraci\u00f3n de iones en el electrolito.<\/p>

        \"Gradiente<\/p>

        Seg\u00fan la teor\u00eda del campo electrost\u00e1tico autocurativo, los cationes met\u00e1licos se adsorber\u00e1n en la protuberancia para formar un campo el\u00e9ctrico positivo, repeliendo as\u00ed los iones de litio de la misma carga y reduciendo la protuberancia.<\/p>

        Densidad de corriente<\/h4>

        En el art\u00edculo Dendrite Growth in Lithium\/Polymer Systems, el autor considera que la velocidad de crecimiento de la punta del litio dendr\u00edtico est\u00e1 estrechamente relacionada con la densidad de corriente, como se muestra en la siguiente f\u00f3rmula:<\/p>

        \"la<\/p>

        Si se reduce la densidad de corriente, el crecimiento de la dendrita de litio puede retrasarse hasta cierto punto, como se muestra en la siguiente figura:<\/p>

        \"la<\/p>

        C\u00f3mo evitar la formaci\u00f3n de dendritas en las bater\u00edas de iones de litio<\/h2>

        De acuerdo con la formaci\u00f3n de dendritas en la bater\u00eda de iones de litio y los factores que influyen en ella, la formaci\u00f3n de dendritas en la bater\u00eda de iones de litio puede evitarse desde los siguientes aspectos:<\/p>

        Control de la planitud de los colectores de corriente positivo y negativo tras el recubrimiento<\/h4>

        Esto ya se ha mencionado antes.<\/p>

        El tama\u00f1o de las part\u00edculas del electrodo negativo debe ser inferior al radio termodin\u00e1mico cr\u00edtico<\/h4>

        En el proceso de crecimiento de dendritas de litio, la formaci\u00f3n de n\u00facleos de litio tiene un radio cr\u00edtico termodin\u00e1mico raq y un radio cr\u00edtico cin\u00e9tico rk:<\/p>

        \"Energ\u00eda<\/p>

        \"Energ\u00eda<\/p>

        A\u00f1adir aditivos electrol\u00edticos para estabilizar la interfaz \u00e1nodo-electrolito.<\/h4>

        Los aditivos se descomponen, polimerizan o adsorben en la superficie del electrodo negativo de litio, y participan en la formaci\u00f3n de la pel\u00edcula SEI como reactivos para cambiar la composici\u00f3n y estructura de la pel\u00edcula SEI y modificar las propiedades f\u00edsicas y qu\u00edmicas de la SEI.<\/p>

        Adem\u00e1s, tambi\u00e9n puede utilizarse como tensioactivo para cambiar la reactividad de la superficie del electrodo negativo de litio, ajustar la distribuci\u00f3n de la corriente durante el proceso de deposici\u00f3n del litio y depositar uniformemente el litio.<\/p>

        Los aditivos pueden mejorar la morfolog\u00eda de la deposici\u00f3n del Li y la eficiencia de los ciclos incluso a niveles de ppm en el electrolito. Por lo tanto, el uso de aditivos electrol\u00edticos para modificar el \u00e1nodo de litio es el m\u00e9todo m\u00e1s econ\u00f3mico y conveniente.<\/p>

        Sustituye el electrolito l\u00edquido por gel de alta resistencia<\/h4>

        El electrolito s\u00f3lido tiene un alto m\u00f3dulo, que puede impedir el crecimiento y la propagaci\u00f3n de la dendrita de litio. Es dif\u00edcil que la dendrita de litio atraviese el electrolito para conducir los electrodos positivo y negativo, y la seguridad mejora considerablemente. Por lo tanto, se considera la mejor opci\u00f3n para las bater\u00edas de litio metal.<\/p>

        \"Sustituye<\/p>

        Establecer una capa de protecci\u00f3n superficial del \u00e1nodo de litio de alta resistencia<\/h4>

        El m\u00f3dulo de los electrolitos s\u00f3lidos cer\u00e1micos inorg\u00e1nicos suele ser alto, lo que puede evitar el crecimiento y la propagaci\u00f3n de dendritas de litio, pero cabe se\u00f1alar que las cer\u00e1micas inorg\u00e1nicas con un m\u00f3dulo alto, significa que su contacto es pobre, lo que dar\u00e1 lugar a un mal contacto con el electrodo y una resistencia de interfaz excesiva. Por lo tanto, a la hora de seleccionar materiales cer\u00e1micos inorg\u00e1nicos, hay que encontrar un equilibrio entre el m\u00f3dulo elevado y el contacto superficial.<\/p>

        El m\u00f3dulo de los electrolitos s\u00f3lidos cer\u00e1micos inorg\u00e1nicos suele ser alto, lo que puede evitar el crecimiento y la propagaci\u00f3n de dendritas de litio, pero cabe se\u00f1alar que las cer\u00e1micas inorg\u00e1nicas con un m\u00f3dulo alto, significa que su contacto es pobre, lo que dar\u00e1 lugar a un mal contacto con el electrodo y una resistencia de interfaz excesiva. Por lo tanto, a la hora de seleccionar materiales cer\u00e1micos inorg\u00e1nicos, hay que encontrar un equilibrio entre el m\u00f3dulo elevado y el contacto superficial.<\/p>

        \"Establecer<\/p><\/div>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

        Formation mechanism and prevention of lithium dendrite What cause dendrites in lithium batteries What are the characteristics of lithium dendrite Factors that affect lithium dendrites The surface of the positive and negative electrodes is uneven Lithium ion concentration gradient and distribution Current density How to avoid the lithium ion battery dendrite formation Control the flatness […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":37668,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_lmt_disableupdate":"","_lmt_disable":"","site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"default","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","ast-disable-related-posts":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[1,211,151],"tags":[7,117,130,153],"class_list":["post-37666","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-battery-materials","category-lithium-battery-technology","category-lithium-ion-battery-knowledge","tag-battery","tag-battery-cell","tag-lithium-battery","tag-lithium-ion-battery"],"modified_by":"tycorun666","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/37666","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=37666"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/37666\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/37668"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=37666"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=37666"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=37666"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}