Tunnuáhrifin í rafhlöðuhitastjórnun
Í nútíma orkugeymslukerfum fyrir rafhlöður (BESS) gengur varmastjórnun lengra en að viðhalda öruggu heildarhitastigi. Mikilvægt en oft gleymt markmið er að lágmarka einstaka frumuhitamun innan sama kerfispakka. Þegar hitastig milli frumna fer yfir eðlileg mörk, mun munurinn á einstaka frumuhegðun óhjákvæmilega kalla fram hina klassísku „Barrel Effect,“ þar sem frammistaða alls kerfisins er ráðist af veikasta frumuhlekk þess.
Litíumhúðun og vélbúnaður dendritmyndunar
Meðan á hleðsluferli litíum-rafhlaðna stendur flytjast litíumjónir frá jákvæðu rafskautinu í átt að neikvæðu grafítskautinu. Helst ættu þessar jónir að blandast vel inn í lagskiptu uppbyggingu grafítsins. Hins vegar, við ó-ákjósanleg rekstrarskilyrði, tekst litíumjónum ekki að fella sig almennilega inn. Þess í stað taka þeir við rafeindum beint við rafskautsyfirborðið og minnkar í málmlitíumútfellingu, skaðlegt fyrirbæri sem kallast litíumhúðun (Li Plating).
Þar sem þetta málmlitíum heldur áfram að setjast út vex það ójafnt í mismunandi kristallað form sem líkjast trjágreinum, nálum eða hárhöndum, sem eru sameiginlega flokkuð sem litíumdendrítar. Þessi stjórnlausa uppsöfnun skapar alvarlega hættu. Ef dendrit vex nógu lengi til að gata innri fjölliðaskiljuna, skapar það bein rafleið að jákvæðu rafskautinu, sem veldur skelfilegri innri skammhlaupi sem getur kallað fram hitauppstreymi.
Varmafræðilegur óstöðugleiki og hreyfihömlur
Vöxtur litíumdendríta stjórnast af samsetningu varmafræðilegra og hreyfiþátta. Frá varmafræðilegu sjónarhorni er ferlið undir miklum áhrifum af "toppáhrifum." Smásæ útskotin á rafskautsyfirborðinu skapa staðbundin svæði með einstaklega háum rafsviðsstyrk og straumþéttleika. Þessi staðbundna orkubylgja dregur helst að innkomnar litíumjónir, flýtir fyrir minnkun og útfellingu á oddunum og skapar sjálf-jákvæða endurgjöf á dendritvexti.
Frá hreyfifræðilegu sjónarhorni stafa takmarkanir af ósamræmdum flutningshraða og óreglu í uppbyggingu. Þegar hleðslustraumurinn er of hár eða umhverfishiti lækkar of lágt, fer dreifingarhraði litíumjóna á bak við rafefnafræðilega hvarfhraða, sem leiðir til alvarlegs litíum-jónaskorts við viðmótið. Ennfremur, vélrænni veikleiki, ójöfn efnasamsetning og ósamræmi þykkt innan Solid Electrolyte Interphase (SEI) himnunnar þvingar litíumjónir til að komast helst í gegnum veikustu punktana, stinga SEI lagið og flýta fyrir útbreiðslu dendríts.