Une-décharge excessive des batteries lithium-ion ne déclenche pas directement le placage au lithium, mais elle déclenche une série de réactions secondaires qui augmentent indirectement le risque de placage au lithium lors d'une charge ultérieure.
Conséquences directes d'une-décharge excessive
Dissolution de la feuille de cuivre et formation de dendrites de cuivre
Lorsqu'il est trop-déchargé à un potentiel d'électrode négative anormalement élevé (généralement supérieur à 1,5 V par rapport à Li/Li⁺), le collecteur de courant en cuivre sur l'anode subit une dissolution oxydative pour générer des ions Cu²⁺. Après avoir migré vers la cathode, les ions Cu²⁺ sont réduits en cuivre métallique et déposés pour former des dendrites de cuivre. Ces dendrites peuvent percer le séparateur et provoquer des courts-circuits internes.
Décomposition du film SEI et génération de gaz
Une décharge excessive-entraîne une désintercalation excessive du lithium de l'anode. Le film SEI se décompose, libérant de la chaleur et des gaz (tels que CO et H₂), qui aggravent le gonflement de la batterie.
Lien indirect entre la sur-décharge et le placage au lithium
Risque élevé de placage au lithium lors d'une charge ultérieure
Une décharge excessive-endommage la structure interne de la batterie (par exemple, film SEI cassé, génération de dendrites de cuivre) et augmente la résistance interne. Si la charge est effectuée dans de telles conditions, les problèmes suivants se produiront :
Conditions cinétiques détériorées : les interfaces d'anode endommagées et l'électrolyte consommé entravent l'intercalation des ions lithium-, abaissant facilement le potentiel de l'anode en dessous de 0 V et déclenchant le placage au lithium.
Densité de courant locale accrue : les dendrites de cuivre ou les blocages des séparateurs peuvent provoquer une polarisation localisée et accélérer le placage au lithium.
Preuve expérimentale
Lorsque des-batteries trop déchargées sont chargées, des zones de placage au lithium blanc cassé-à côté de points noirs (régions sans lithium-) peuvent apparaître sur la surface de l'anode, prouvant que le placage au lithium est corrélé aux dommages d'interface induits par une décharge excessive.-.
Conditions de déclenchement pour le placage au lithium
Le placage au lithium se produit intrinsèquement pendant la charge et nécessite deux conditions préalables :
Condition thermodynamique : Potentiel anodique Inférieur ou égal à 0 V (vs Li/Li⁺).
Condition cinétique : le taux d'intercalation des ions lithium-est inférieur au taux de dépôt du lithium (par exemple, basse température, taux de charge élevé-).
Même si une décharge excessive-ne peut pas satisfaire de manière indépendante aux exigences thermodynamiques du placage au lithium, elle compromet la structure de la batterie et crée des risques cachés qui permettent des conditions de placage au lithium lors d'une charge ultérieure.
Conclusion
Une décharge excessive-augmente considérablement le risque de placage au lithium lors d'une charge ultérieure, indirectement via trois mécanismes : les courts-circuits internes des dendrites de cuivre, la décomposition du film SEI et de graves dommages à l'interface. Pour les applications pratiques, la décharge excessive-doit être strictement évitée (par exemple, en configurant une tension de coupure de décharge-). Après une décharge excessive, des protocoles de charge conservateurs (par exemple, une charge de récupération à faible courant {{10}) doivent être adoptés pour atténuer les risques pour la sécurité.
