Дизајн препуста литијум-јонских батерија односи се на пројектовање подручја изван позитивне електроде у негативној електроди батерије.
1 Сврха дизајна
Главна сврха дизајна Оверханг је да се избегне таложење литијум дендрита на површини негативне електроде, чиме се побољшава безбедност и животни век батерије. Формирање литијумских дендрита је велики проблем са којим се суочавају литијумске батерије, јер могу изазвати унутрашње кратке спојеве, довести до топлотног бекства и тиме угрозити безбедност батерије. Повећањем површине негативне електроде, дизајн Оверханг може смањити таложење литијум јона на површини негативне електроде и смањити ризик од формирања литијум дендрита.
2 Принципи дизајна
Повећање површине негативне електроде:Величина плоче негативне електроде је обично много већа од величине позитивне електроде. Овај дизајн величине може да обезбеди додатни простор за уметање литијум јона и смањи таложење литијум дендрита узроковано ефектима ивица.
Контрола Н/П односа:У дизајну литијумске батерије, однос капацитета негативне електроде и капацитета позитивне електроде (однос Н/П) има значајан утицај на перформансе батерије. Обично је однос Н/П постављен између 1,03 и 1,5 како би се осигурало да негативна електрода има довољан капацитет да прихвати литијум јоне. Разуман однос Н/П помаже да се избегне стварање литијумских дендрита док истовремено обезбеђује нормалне перформансе пуњења и пражњења батерије.
3 Недостаци и изазови
Смањите густину енергије:Дизајн препуста повећава површину негативне електроде, што резултира укупним повећањем масе батерије. Одржавање константне запремине батерије смањиће густину енергије батерије, што је количина енергије која се може ускладиштити по јединици масе или јединици запремине.
Утицај на почетну куломбичку ефикасност:Како се површина негативне електроде повећава, почетна куломбичка ефикасност батерије може се смањити. То је зато што више литијум јона може да формира СЕИ филмове или да се подвргне другим неповратним реакцијама током почетног процеса пуњења и пражњења, што доводи до губитка капацитета батерије.
Повећани трошкови:Дизајн препуста захтева повећање количине коришћеног материјала негативне електроде, чиме се повећавају трошкови производње батерије. Поред тога, у циљу оптимизације величине и облика Оверханг-а, може бити потребно додатно истраживање и тестирање, што ће такође повећати трошкове развоја батерије.
Потенцијални проблеми са перформансама бициклизма:Превелике површине могу имати штетне ефекте на перформансе батерије. То је зато што претерано велика површина негативне електроде може довести до стварања СЕИ филма и убрзаног распадања електролита, чиме се убрзава процес деградације батерије. Поред тога, латерална дифузија литијум јона такође може утицати на дистрибуцију концентрације литијума у региону Оверханг, чиме утиче на перформансе батерије.
4 Да ли је дизајн препуста применљив на све типове батерија
Дизајн препуста је углавном погодан за типове литијум-јонских батерија које представљају ризик од таложења литијум дендрита. Формирање литијумских дендрита је велики проблем са којим се суочавају литијумске батерије, јер могу изазвати унутрашње кратке спојеве, довести до топлотног бекства и тиме угрозити безбедност батерије. Због тога, за типове батерија које су склоне формирању литијум дендрита, Оверханг дизајн је ефикасна мера за побољшање безбедности.
Међутим, нису све литијум-јонске батерије изложене ризику од таложења литијум дендрита. Неки типови батерија можда неће лако произвести литијум дендрите због оптимизације избора материјала, формулације електролита, структуре батерије и других аспеката. За ове типове батерија, Оверханг дизајн можда није неопходан и може чак донети додатне трошкове и сложеност.
Дизајн Оверханг литијум-јонских батерија није применљив на све типове батерија. Углавном је погодан за типове батерија које представљају ризик од таложења литијум дендрита и захтева свеобухватно разматрање фактора као што су безбедност батерије, густина енергије и цена током процеса пројектовања. За друге типове батерија које нису склоне формирању литијум дендрита, овај дизајн се може одлучити на основу специфичних околности.