1. SEI Reformacija filma i aktivna potrošnja litija
Iako visoko{0}}temperaturno starenje (45 stupnjeva) nakon formiranja olakšava punu interkalaciju zaostalog litija i smanjuje neizreagirani metalni litij na površini anode, aktivni litij neizbježno se troši tijekom ovog procesa.
Tijekom starenja na visokoj-temperaturi odvija se reformacija i stabilizacija međufaznog filma čvrstog elektrolita (SEI). Početno formirani SEI sadrži nestabilne organske komponente (npr. ROCOLi), koje se razgrađuju na povišenim temperaturama i pretvaraju u stabilnije anorganske vrste (npr. Li₂CO3), pri čemu se oslobađaju plinovi kao što je CO i stvaraju strukturne greške u filmu. Ova reakcija troši aktivne litijeve ione i smanjuje zalihe reverzibilnog litija, izravno smanjujući prvu Coulombic učinkovitost.
2. Otežane nuspojave na elektrolite
Visoke temperature ubrzavaju razgradnju elektrolita, osobito na sučeljima između katode i anode. Molekule otapala (npr. EC, DEC) mogu ko-interkalirati u međuslojeve grafita zajedno s litijevim ionima, pokrećući eksfolijaciju grafita i stvarajući nove SEI filmove, koji dodatno iscrpljuju aktivni litij.
Literatura pokazuje da se nuspojave razgradnje elektrolita značajno povećavaju kada starenje prelazi 24 sata. Ovo smanjuje slobodni tekući elektrolit uz stvaranje nepovratnih nusproizvoda, što rezultira nižom prvom kulonovskom učinkovitošću.
3. Kinetika taloženja i interkalacije litija
Tijekom post-starenja na visokoj temperaturi, litijevi ioni koji se ne uspiju u potpunosti ugraditi u grafit nastavljaju migrirati i ugrađivati se u anodu. Unatoč tome, dio litija može se taložiti u nepovratnim oblicima kao što su litijevi dendriti ili mrtvi litij, smanjujući količinu reverzibilnog litija. Dugotrajno starenje na visokim -temperaturama potiče interkalaciju litija, ali pretjerano dodatno skladištenje litija ili preduga razdoblja starenja dovode do čistog gubitka aktivnog litija.
4. Unutarnji otpor i polarizacijski učinci
Pretjerano dugotrajno starenje na visokim-temperaturama može povećati unutarnji 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 unutarnji otpor pojačava polarizaciju tijekom punjenja i pražnjenja, smanjujući praktički isporučivi kapacitet i degradirajući prvu kulonovsku učinkovitost.
5. Zaključak
Visoko{0}}temperaturno starenje smanjuje prvu Coulombic učinkovitost uglavnom kroz tri puta: potrošnja litija izazvana SEI reformacijom, pogoršane nuspojave elektrolita i ireverzibilno taloženje litija.
