1. Reformacja folii SEI i zużycie aktywnego litu
Chociaż starzenie w wysokiej-temperaturze (45 stopni) po utworzeniu ułatwia pełną interkalację resztkowego litu i redukuje nieprzereagowany metaliczny lit na powierzchni anody, w tym procesie nieuchronnie zużywa się aktywny lit.
Podczas-starzenia w wysokiej temperaturze ma miejsce reformacja i stabilizacja warstwy międzyfazowej stałego elektrolitu (SEI). Początkowo utworzony SEI zawiera niestabilne składniki organiczne (np. ROCOLi), które rozkładają się w podwyższonych temperaturach i przekształcają się w bardziej stabilne związki nieorganiczne (np. Li₂CO₃), w międzyczasie uwalniając gazy, takie jak CO, i tworząc defekty strukturalne w folii. Ta reakcja zużywa aktywne jony litu i zmniejsza zapasy litu odwracalnego, bezpośrednio obniżając pierwszą wydajność kulombowską.
2. Nasilone reakcje uboczne elektrolitów
Wysokie temperatury przyspieszają rozkład elektrolitu, zwłaszcza na styku katody i anody. Cząsteczki rozpuszczalnika (np. EC, DEC) mogą wspólnie-interkalować do międzywarstw grafitu wraz z jonami litu, wywołując złuszczanie grafitu i wytwarzanie nowych filmów SEI, które jeszcze bardziej zubożają aktywny lit.
Literatura wskazuje, że reakcje uboczne rozkładu elektrolitu znacznie wzrastają, gdy starzenie trwa dłużej niż 24 godziny. Zmniejsza to ilość wolnego ciekłego elektrolitu, generując jednocześnie nieodwracalne produkty uboczne, co skutkuje niższą pierwszą wydajnością kulombowską.
3. Kinetyka osadzania litu i interkalacji
Podczas-wysokiej temperatury po starzeniu jony litu, którym nie udało się w pełni interkalować w grafit, w dalszym ciągu migrują i osadzają się w anodzie. Niemniej jednak część litu może osadzać się w nieodwracalnych postaciach, takich jak dendryty litu lub martwy lit, zmniejszając ilość odwracalnego litu. Wydłużone starzenie-w wysokiej temperaturze sprzyja interkalacji litu, jednak nadmierne magazynowanie litu uzupełniającego lub zbyt długie okresy starzenia prowadzą do utraty netto aktywnego litu.
4. Efekty rezystancji wewnętrznej i polaryzacji
Nadmiernie długotrwałe starzenie-w wysokiej temperaturze może zwiększyć rezystancję wewnętrzną akumulatora. Podczas gdy przedłużone starzenie poprawia zwilżanie elektrolitu, LiPF₆ rozkłada się pod wpływem ciepła, tworząc LiF, który wytrąca się na powierzchni elektrod i podnosi impedancję międzyfazową. Wyższy opór wewnętrzny intensyfikuje polaryzację podczas ładowania i rozładowywania, zmniejszając praktycznie dostarczaną wydajność i pogarszając pierwszą sprawność kulombowską.
5. Wniosek
Czas starzenia-w wysokiej temperaturze zmniejsza pierwszą sprawność kulombowską głównie na trzy sposoby: zużycie litu wywołane reformacją SEI, nasilone reakcje uboczne elektrolitu i nieodwracalne osadzanie się litu.
