1. SEI-filmreformation og aktivt lithiumforbrug
Selvom høj-temperaturældning (45 grader) efter dannelse letter fuld indlejring af resterende lithium og reducerer ureageret metallisk lithium på anodeoverfladen, forbruges aktivt lithium uundgåeligt under denne proces.
Under høj-temperaturældning finder reformation og stabilisering af SEI-filmen (solid electrolyte interphase) sted. Den oprindeligt dannede SEI indeholder ustabile organiske komponenter (f.eks. ROCOLi), som nedbrydes ved forhøjede temperaturer og omdannes til mere stabile uorganiske arter (f.eks. Li₂CO₃), mens de frigiver gasser såsom CO og skaber strukturelle defekter i filmen. Denne reaktion forbruger aktive lithiumioner og reducerer lageret af reversibelt lithium, hvilket direkte sænker den første Coulombic effektivitet.
2. Forværrede elektrolyttereaktioner
Høje temperaturer fremskynder elektrolytnedbrydning, især ved grænsefladerne mellem katode og anode. Opløsningsmiddelmolekyler (f.eks. EC, DEC) kan co-indflette i grafitmellemlag sammen med lithiumioner, hvilket udløser grafiteksfoliering og genererer nye SEI-film, som yderligere udtømmer aktivt lithium.
Litteratur indikerer, at elektrolytnedbrydningsbireaktioner stiger betydeligt, når ældning overstiger 24 timer. Dette reducerer fri flydende elektrolyt, mens der genereres irreversible biprodukter, hvilket resulterer i lavere første Coulombic effektivitet.
3. Lithiumaflejring og interkalationskinetik
Under høj-ældning efter dannelse fortsætter lithium-ioner, der ikke fuldt ud interkaleres til grafit, med at migrere og indlejre sig i anoden. Ikke desto mindre kan en del af lithium aflejres i irreversible former, såsom lithiumdendritter eller dødt lithium, hvilket reducerer mængden af reversibelt lithium. Forlænget høj-ældning fremmer lithium-interkalation, men alligevel fører overdreven supplerende lithiumlagring eller for lange ældningsperioder til nettotab af aktivt lithium.
4. Intern modstand og polarisationseffekter
For langvarig ældning ved høj-temperatur kan øge batteriets interne modstand. Mens forlænget ældning forbedrer elektrolytbefugtningen, nedbrydes LiPF₆ under varme for at producere LiF, der udfældes på elektrodeoverflader og øger grænsefladeimpedansen. Højere intern modstand intensiverer polariseringen under opladning og afladning, hvilket reducerer den praktisk talt mulige kapacitet og forringer den første Coulombic-effektivitet.
5. Konklusion
Ældningsvarighed ved høj-temperatur reducerer den første Coulombic-effektivitet hovedsageligt gennem tre veje: lithiumforbrug induceret af SEI-reformation, forværrede elektrolytsidereaktioner og irreversibel lithiumaflejring.
