1. Reformacija filma SEI in aktivna poraba litija
Čeprav visoko{0}}temperaturno staranje (45 stopinj) po nastanku olajša popolno interkalacijo preostalega litija in zmanjša količino nereagiranega kovinskega litija na površini anode, se aktivni litij med tem postopkom neizogibno porabi.
Med visoko{0}}temperaturnim staranjem pride do reformacije in stabilizacije medfaznega filma trdnega elektrolita (SEI). Prvotno oblikovani SEI vsebuje nestabilne organske komponente (npr. ROCOLi), ki pri povišanih temperaturah razpadejo in se pretvorijo v bolj stabilne anorganske vrste (npr. Li₂CO3), medtem pa sproščajo pline, kot je CO in ustvarjajo strukturne napake v filmu. Ta reakcija porabi aktivne litijeve ione in zmanjša zalogo reverzibilnega litija, kar neposredno zniža prvi Coulombijev izkoristek.
2. Poslabšane neželene reakcije na elektrolite
Visoke temperature pospešijo razgradnjo elektrolita, zlasti na mejah med katodo in anodo. Molekule topil (npr. EC, DEC) se lahko ko-vstavijo v grafitne vmesne plasti skupaj z litijevimi ioni, kar sproži luščenje grafita in ustvari nove filme SEI, ki še dodatno izčrpajo aktivni litij.
Literatura kaže, da se stranske reakcije pri razgradnji elektrolitov znatno povečajo, ko staranje presega 24 ur. To zmanjša količino prostega tekočega elektrolita, medtem ko nastanejo ireverzibilni stranski produkti, kar ima za posledico nižji prvi kulonovski izkoristek.
3. Kinetika odlaganja in interkalacije litija
Med nastajanjem pri visoko{0}}temperaturnem staranju se litijevi ioni, ki se ne uspejo popolnoma interkalirati v grafit, še naprej selijo in vgrajujejo v anodo. Kljub temu se lahko del litija odloži v ireverzibilnih oblikah, kot so litijevi dendriti ali mrtvi litij, kar zmanjša količino reverzibilnega litija. Podaljšano staranje pri visokih -temperaturah spodbuja interkalacijo litija, vendar prekomerno dodatno shranjevanje litija ali predolga obdobja staranja povzročijo neto izgubo aktivnega litija.
4. Notranji upor in polarizacijski učinki
Predolgotrajno staranje pri visoki-temperaturi lahko poveča notranji upor baterije. Medtem ko podaljšano staranje izboljša omočenje elektrolitov, LiPF₆ razpade pod toploto, da proizvede LiF, ki se obarja na površinah elektrod in poveča medfazno impedanco. Višja notranja upornost okrepi polarizacijo med polnjenjem in praznjenjem, zmanjša praktično dobavljivo zmogljivost in poslabša prvi kulonovski izkoristek.
5. Zaključek
Visoko{0}}temperaturno staranje zmanjša prvo Coulombovo učinkovitost v glavnem na tri načine: poraba litija, ki jo povzroči reformacija SEI, poslabšane stranske reakcije elektrolitov in ireverzibilno odlaganje litija.
