1. SEI Filmreformation och aktiv litiumkonsumtion
Även om hög-temperaturåldring (45 grader) efter bildning underlättar fullständig interkalering av kvarvarande litium och minskar oreagerat metalliskt litium på anodytan, förbrukas aktivt litium oundvikligen under denna process.
Under hög-temperaturåldring sker reformering och stabilisering av den fasta elektrolytinterfasfilmen (SEI). Den initialt bildade SEI innehåller instabila organiska komponenter (t.ex. ROCOLi), som sönderdelas vid förhöjda temperaturer och omvandlas till mer stabila oorganiska ämnen (t.ex. Li₂CO₃), samtidigt som de frigör gaser som CO och skapar strukturella defekter i filmen. Denna reaktion förbrukar aktiva litiumjoner och minskar lagret av reversibelt litium, vilket direkt sänker den första Coulombic-effektiviteten.
2. Förvärrade elektrolytreaktioner
Höga temperaturer påskyndar elektrolytnedbrytningen, särskilt vid gränssnitten mellan katod och anod. Lösningsmedelsmolekyler (t.ex. EC, DEC) kan sam-interkalera till grafitmellanskikt tillsammans med litiumjoner, vilket utlöser grafitexfoliering och genererar nya SEI-filmer, som ytterligare utarmar aktivt litium.
Litteratur indikerar att bireaktioner vid elektrolytnedbrytning ökar avsevärt när åldrandet överstiger 24 timmar. Detta minskar fri flytande elektrolyt samtidigt som det genererar irreversibla biprodukter, vilket resulterar i lägre första Coulombic effektivitet.
3. Litiumdeposition och interkalationskinetik
Under hög-åldringstemperatur efter bildning fortsätter litiumjoner som inte helt kan interkaleras till grafit att migrera och bäddas in i anoden. Ändå kan en del av litiumet avsättas i irreversibla former som litiumdendriter eller dött litium, vilket minskar mängden reversibelt litium. Förlängt åldrande vid hög-temperatur främjar inlagring av litium, men överdriven extra lagring av litium eller för långa åldringsperioder leder till nettoförlust av aktivt litium.
4. Internt motstånd och polarisationseffekter
Alltför långvarig åldrande- vid hög temperatur kan öka batteriets interna motstånd. Medan förlängd åldring förbättrar elektrolytvätning, sönderdelas LiPF₆ under värme för att producera LiF som fälls ut på elektrodytorna och höjer gränsytimpedansen. Högre inre resistans intensifierar polariseringen under laddning och urladdning, vilket minskar den praktiskt möjliga leveranskapaciteten och försämrar den första Coulombic effektiviteten.
5. Slutsats
Åldringslängden vid hög-temperatur minskar den första Coulombic-effektiviteten huvudsakligen genom tre vägar: litiumförbrukning inducerad av SEI-reformering, förvärrade elektrolytreaktioner och irreversibel litiumavsättning.
