1. Reformacija SEI filma i aktivna potrošnja litija
Iako visoko{0}}starenje (45 stepeni) nakon formiranja olakšava potpunu interkalaciju zaostalog litijuma i smanjuje neizreagirani metalni litijum na površini anode, aktivni litijum se neizbježno troši tokom ovog procesa.
Tokom starenja pri visokim{0}}ima, dolazi do reformacije i stabilizacije filma međufaze čvrstog elektrolita (SEI). Prvobitno formirani SEI sadrži nestabilne organske komponente (npr. ROCOLi), koje se razgrađuju na povišenim temperaturama i pretvaraju u stabilnije neorganske vrste (npr. Li₂CO₃), u međuvremenu oslobađajući plinove kao što je CO i stvarajući strukturne defekte u filmu. Ova reakcija troši aktivne litijumove jone i smanjuje zalihe reverzibilnog litijuma, direktno snižavajući prvu Kulombičku efikasnost.
2. Pogoršane nuspojave elektrolita
Visoke temperature ubrzavaju razgradnju elektrolita, posebno na granici između katode i anode. Molekuli rastvarača (npr. EC, DEC) se mogu ko-umetnuti u grafitne međuslojeve zajedno sa litijum jonima, pokrećući eksfolijaciju grafita i stvarajući nove SEI filmove, koji dodatno iscrpljuju aktivni litijum.
Literatura pokazuje da nuspojave razgradnje elektrolita značajno rastu kada starenje prijeđe 24 sata. Ovo smanjuje slobodni tečni elektrolit dok stvara ireverzibilne nusproizvode, što rezultira nižom prvom Kulombičkom efikasnošću.
3. Kinetika taloženja i interkalacije litija
Tokom visoko{0}}starenja nakon formiranja, litijum joni koji se ne uspiju u potpunosti interkalirati u grafit nastavljaju da migriraju i ugrađuju se u anodu. Ipak, dio litijuma može se taložiti u ireverzibilnim oblicima kao što su litijum dendriti ili mrtvi litij, smanjujući količinu reverzibilnog litijuma. Produženo starenje na visokim{3}}temperaturama potiče interkalaciju litijuma, ali prekomjerno dodatno skladištenje litijuma ili predugi periodi starenja dovode do neto gubitka aktivnog litijuma.
4. Unutrašnji otpor i efekti polarizacije
Prekomjerno dugotrajno starenje na visokim{0}}temperaturama može povećati unutrašnji otpor baterije. Dok produženo starenje poboljšava vlaženje elektrolita, LiPF₆ se razgrađuje pod toplinom kako bi proizveo LiF koji se taloži na površinama elektroda i podiže međufaznu impedanciju. Veći unutrašnji otpor pojačava polarizaciju tokom punjenja i pražnjenja, smanjujući praktično isporučivi kapacitet i degradirajući prvu kulombsku efikasnost.
5. Zaključak
Visoko{0}}trajanje starenja na visokim temperaturama smanjuje prvu kulombičku efikasnost uglavnom kroz tri puta: potrošnja litijuma izazvana reformacijom SEI, otežane nuspojave elektrolita i ireverzibilno taloženje litijuma.
