Прекомерно{0}}пражњење литијум{1}}јонских батерија не покреће директно литијумско превлачење, али покреће серију споредних реакција које индиректно повећавају ризик од литијум-јонске превлаке током следећег пуњења.
Директне последице прекомерног{0}}испуштања
Растварање бакарне фолије и формирање бакарних дендрита
Када се преко-испразни до ненормално високог негативног потенцијала електроде (обично изнад 1,5 В у односу на Ли/Ли⁺), колектор струје бакра на аноди пролази кроз оксидативно растварање да би се генерисали Цу²⁺ јони. Након мигрирања на катоду, Цу²⁺ јони се редукују у метални бакар и таложе се да формирају бакарне дендрите. Ови дендрити могу пробити сепаратор и изазвати унутрашње кратке спојеве.
Разградња филма СЕИ и стварање гаса
Прекомерно{0}}пражњење доводи до прекомерне деинтеркалације литијума са аноде. СЕИ филм се разлаже, ослобађајући топлоту и гасове (као што су ЦО и Х₂), који погоршавају отицање батерије.
Индиректна веза између преко{0}}пражњења и литијумске превлаке
Повећан ризик од литијумске превлаке у накнадном пуњењу
Прекомерно{0}}пражњење оштећује унутрашњу структуру батерије (нпр. поломљен СЕИ филм, стварање бакарних дендрита) и повећава унутрашњи отпор. Ако се пуњење врши под таквим условима, појавиће се следећи проблеми:
Погоршани кинетички услови: Оштећени анодни интерфејси и потрошени електролит ометају интеркалацију литијум{0}}јона, лако повлачећи потенцијал аноде испод 0 В и покрећући литијумско превлачење.
Повећана густина локалне струје: Бакарни дендрити или блокаде сепаратора могу изазвати локализовану поларизацију и убрзати литијумско наношење.
Експериментални докази
Када се преко{0}}испражњене батерије пуне, на површини аноде могу да се појаве беле-зоне са литијумским слојем- поред црних тачака (регије без литијума-), што доказује да је литијумско превлачење повезано са оштећењем интерфејса изазваним прекомерним-пражњењем.
Услови окидача за литијумску превлаку
Литијумско облагање се инхерентно дешава током пуњења и захтева два предуслова:
Термодинамички услов: Анодни потенцијал мањи или једнак 0 В (у односу на Ли/Ли⁺).
Кинетичко стање: Брзина интеркалације литијум{0}}јона је нижа од брзине таложења литијума (нпр. ниска температура, висока{3}}брзина пуњења).
Иако прекомерно{0}}пражњење не може независно да задовољи термодинамичке захтеве за литијумску превлаку, оно компромитује структуру батерије и ствара скривене ризике који омогућавају услове литијумске превлаке током каснијег пуњења.
Закључак
Прекомјерно{0}}пражњење драстично повећава ризик од литијумске превлаке у накнадном пуњењу индиректно преко три механизма: унутрашњих кратких спојева од бакарних дендрита, разлагања СЕИ филма и озбиљног оштећења интерфејса. За практичне примене, претерано-пражњење мора бити стриктно спречено (нпр. конфигурисањем напона искључења{5}} пражњења). Након што дође до прекомерног{7}}пражњења, треба усвојити конзервативне протоколе пуњења (нпр. ниско{10}}пуњење за опоравак) да би се умањили безбедносни ризици.
