Effaith y Barrel mewn Rheoli Thermol Batri
Mewn systemau storio ynni batri modern (BESS), mae rheolaeth thermol yn mynd y tu hwnt i ddim ond cynnal tymheredd gweithredu cyffredinol diogel. Amcan hollbwysig ond a anwybyddir yn aml yw lleihau gwahaniaethau tymheredd celloedd unigol o fewn yr un pecyn system. Pan fydd amrywiadau tymheredd ar draws celloedd yn fwy na therfynau rhesymol, mae'r gwahaniaethau mewn ymddygiad celloedd unigol yn anochel yn sbarduno'r clasurol "Barrel Effect," lle mae perfformiad y system gyfan yn cael ei bennu gan ei gyswllt cell gwannaf.
Platio Lithiwm a Mecanwaith Ffurfio Dendrit
Yn ystod cylch gwefru batris ïon lithiwm, mae ïonau lithiwm yn mudo o'r electrod positif tuag at yr anod graffit negyddol. Yn ddelfrydol, dylai'r ïonau hyn ymdoddi'n esmwyth i strwythur haenog y graffit. Fodd bynnag, o dan amodau gweithredu nad ydynt yn-delfrydol, nid yw ïonau lithiwm yn ymwreiddio eu hunain yn iawn. Yn lle hynny, maent yn derbyn electronau yn uniongyrchol ar wyneb yr anod, gan gael eu lleihau i ddyddodiad lithiwm metelaidd, ffenomen niweidiol a elwir yn blatio lithiwm (Li Plating).
Wrth i'r lithiwm metelaidd hwn barhau i adneuo, mae'n tyfu'n anwastad i siapiau crisialog gwahanol sy'n debyg i ganghennau coed, nodwyddau, neu wisgers, sy'n cael eu dosbarthu gyda'i gilydd fel dendritau lithiwm. Mae'r croniad hwn heb ei reoli yn achosi perygl difrifol. Os yw dendrit yn tyfu'n ddigon hir i dyllu'r gwahanydd polymer mewnol, mae'n creu llwybr trydanol uniongyrchol i'r electrod positif, gan achosi cylched byr mewnol trychinebus a all sbarduno rhediad thermol.
Ansefydlogrwydd Thermodynamig a Chyfyngiadau Cinetig
Mae twf dendrites lithiwm yn cael ei lywodraethu gan gyfuniad o ffactorau thermodynamig a cinetig. O safbwynt thermodynamig, mae'r "effaith tip" yn dylanwadu'n fawr ar y broses. Mae allwthiadau microsgopig ar wyneb yr anod yn creu ardaloedd lleol gyda dwyster maes trydan eithriadol o uchel a dwysedd cerrynt. Mae'r ymchwydd ynni lleoledig hwn yn well yn denu ïonau lithiwm sy'n dod i mewn, gan gyflymu gostyngiad a dyddodiad yn y tomenni, gan greu dolen adborth gadarnhaol hunan-atgyfnerthol o dwf dendrit.
O safbwynt cinetig, mae cyfyngiadau'n deillio o gyfraddau trafnidiaeth anghydweddol ac afreoleidd-dra strwythurol. Pan fo'r cerrynt gwefru yn rhy uchel neu fod y tymheredd amgylchynol yn disgyn yn rhy isel, mae cyflymder trylediad ïonau lithiwm yn disgyn y tu ôl i'r gyfradd adwaith electrocemegol, gan arwain at ddiffyg ïon lithiwm difrifol yn y rhyngwyneb. Ar ben hynny, mae gwendid mecanyddol, cyfansoddiad cemegol anwastad, a thrwch anghyson o fewn y bilen Interphase Electrolyte Solid (SEI) yn gorfodi ïonau lithiwm i dreiddio trwy'r pwyntiau gwannaf yn ffafriol, gan dyllu'r haen SEI a chyflymu lluosogiad dendrite.