Statinės efektas baterijos šilumos valdyme
Šiuolaikinėse baterijų energijos kaupimo sistemose (BESS) šilumos valdymas neapsiriboja vien tik saugios bendros darbinės temperatūros palaikymu. Svarbus, bet dažnai nepastebimas tikslas yra sumažinti atskirų elementų temperatūros skirtumus tame pačiame sistemos pakete. Kai temperatūros svyravimai ląstelėse viršija pagrįstas ribas, atskirų ląstelių elgsenos skirtumai neišvengiamai sukelia klasikinį „statinės efektą“, kai visos sistemos veikimą lemia silpniausia ląstelės grandis.
Ličio dengimas ir dendrito susidarymo mechanizmas
Ličio{0}}jonų akumuliatorių įkrovimo ciklo metu ličio jonai migruoja nuo teigiamo elektrodo link neigiamo grafito anodo. Idealiu atveju šie jonai turėtų sklandžiai įsiterpti į sluoksniuotą grafito struktūrą. Tačiau ne-idealiomis veikimo sąlygomis ličio jonai nesugeba tinkamai įsiterpti. Vietoj to, jie priima elektronus tiesiai ant anodo paviršiaus, virsdami metaliniu ličio nusodinimu, kenksmingu reiškiniu, žinomu kaip ličio dengimas (Li padengimas).
Kadangi šis metalinis litis ir toliau kaupiasi, jis netolygiai išauga į skirtingas kristalines formas, primenančias medžių šakas, spyglius ar ūsus, kurie bendrai klasifikuojami kaip ličio dendritai. Šis nekontroliuojamas kaupimasis kelia didelį pavojų. Jei dendritas užauga pakankamai ilgas, kad pradurtų vidinį polimero separatorių, jis sukuria tiesioginį elektros kelią į teigiamą elektrodą, sukeldamas katastrofišką vidinį trumpąjį jungimą, galintį sukelti terminį pabėgimą.
Termodinaminis nestabilumas ir kinetiniai apribojimai
Ličio dendritų augimą lemia termodinaminių ir kinetinių veiksnių derinys. Žvelgiant iš termodinaminės perspektyvos, procesui didelę įtaką daro „galiuko efektas“. Mikroskopinės iškyšos ant anodo paviršiaus sukuria lokalizuotas zonas, pasižyminčias išskirtinai dideliu elektrinio lauko intensyvumu ir srovės tankiu. Šis lokalizuotas energijos antplūdis pirmiausia pritraukia įeinančius ličio jonus, pagreitindamas susitraukimą ir nusėdimą ant galiukų, sukurdamas savaime-sustiprinantį teigiamą dendrito augimo grįžtamąjį ryšį.
Kinetiniu požiūriu apribojimai kyla dėl nesuderinamų transporto tarifų ir struktūrinių pažeidimų. Kai įkrovimo srovė per didelė arba aplinkos temperatūra nukrenta per žemai, ličio jonų difuzijos greitis atsilieka nuo elektrocheminės reakcijos greičio, todėl sąsajoje susidaro didelis ličio -jonų deficitas. Be to, mechaninis silpnumas, netolygi cheminė sudėtis ir nenuoseklus kietojo elektrolitų tarpfazės (SEI) membranos storis verčia ličio jonus pirmiausia prasiskverbti per silpniausias vietas, pradurti SEI sluoksnį ir pagreitinti dendrito plitimą.