リチウムイオン バッテリーの過放電は、{0}}リチウム メッキ-}を直接引き起こすわけではありませんが、その後の充電中に間接的にリチウム メッキのリスクを高める一連の副反応を引き起こします。
過放電の直接的な結果-
銅箔の溶解と銅デンドライトの形成
異常に高い負極電位(通常、Li/Li+ に対して 1.5 V 以上)まで過放電すると、アノードの銅集電体が酸化溶解して Cu2+ イオンが生成されます。{0}}カソードに移動した後、Cu2+ イオンは金属銅に還元され、堆積して銅のデンドライトを形成します。これらの樹状突起はセパレータを突き破り、内部短絡を引き起こす可能性があります。
SEI膜の分解とガス発生
過放電は、アノードからの過剰なリチウムの脱離につながります。{0}} SEI フィルムは分解し、熱とガス (CO や H2 など) を放出し、バッテリーの膨張を悪化させます。
過放電とリチウムめっきとの間接的な関係-
その後の充電でリチウムめっきのリスクが上昇する
過放電は、電池の内部構造に損傷を与え(SEI フィルムの破損、銅デンドライトの生成など)、内部抵抗を増加させます。{0}}このような状態で充電を行うと、以下のような問題が発生します。
速度条件の悪化: アノード界面の損傷と電解液の消費により、リチウムイオンの挿入が妨げられ、アノード電位が簡単に 0 V 未満になり、リチウム メッキが引き起こされます。{0}}
局所的な電流密度の増加: 銅のデンドライトやセパレーターの詰まりにより、局所的な分極が発生し、リチウム メッキが促進される可能性があります。
実験的証拠
過放電した電池を充電すると、-黒い斑点の横にオフホワイトのリチウムめっきゾーン(リチウムのない領域)がアノード表面に現れることがあります。これは、リチウムめっきが過放電によって引き起こされる界面損傷と相関していることを証明しています。-
リチウムめっきのトリガー条件
リチウム メッキは本質的に充電中に発生し、次の 2 つの前提条件が必要です。
熱力学的条件: アノード電位 0 V 以下 (対 Li/Li⁺)。
反応速度条件: リチウム-イオンのインターカレーション速度はリチウムの析出速度よりも低い(例: 低温、高速充電)。
過放電はリチウム メッキの熱力学的要件を独立して満たすことはできませんが、電池の構造を損ない、後の充電中にリチウム メッキ状態を可能にする隠れたリスクを生み出します。{0}}
結論
過放電は、銅のデンドライトによる内部短絡、SEI フィルムの分解、深刻な界面損傷という 3 つのメカニズムを介して、その後の充電時に間接的にリチウム メッキのリスクを大幅に高めます。{0}}実際の用途では、過放電を厳密に防止する必要があります(たとえば、放電カットオフ電圧を設定するなど)-。過放電が発生した後は、安全上の危険を軽減するために保守的な充電プロトコル(低電流回復充電など)を採用する必要があります。-

