Tünniefekt aku soojusjuhtimises
Kaasaegsetes akuenergia salvestamise süsteemides (BESS) läheb soojusjuhtimine kaugemale lihtsalt turvalise üldise töötemperatuuri hoidmisest. Kriitiline, kuid sageli tähelepanuta jäetud eesmärk on minimeerida üksikute raku temperatuuride erinevused samas süsteemipaketis. Kui temperatuurikõikumised rakkude vahel ületavad mõistlikke piire, vallandavad erinevused üksikute rakkude käitumises paratamatult klassikalise "tünniefekti", kus kogu süsteemi jõudluse määrab selle nõrgim lüli.
Liitiumplaatimine ja dendriidi moodustumise mehhanism
Liitium{0}}ioonakude laadimistsükli ajal migreeruvad liitiumioonid positiivselt elektroodilt negatiivse grafiitanoodi suunas. Ideaalis peaksid need ioonid sujuvalt interkaleeruma grafiidi kihilise struktuuriga. Kuid mitte--ideaalsetes töötingimustes ei suuda liitiumioonid end korralikult kinnistada. Selle asemel võtavad nad elektrone vastu otse anoodi pinnal, muutudes metalliliseks liitiumisadeseks, mis on kahjulik nähtus, mida tuntakse liitiumplaadistusena (Li Plating).
Kuna see metalliline liitium ladestub, kasvab see ebaühtlaselt eristatavateks kristalseteks kujunditeks, mis meenutavad puuoksi, nõelu või vurrud, mida ühiselt liigitatakse liitiumdendriitideks. Selline kontrollimatu kogunemine kujutab endast tõsist ohtu. Kui dendriit kasvab piisavalt pikaks, et läbistada sisemist polümeerseparaatorit, loob see positiivsele elektroodile otsese elektritee, põhjustades katastroofilise sisemise lühise, mis võib vallandada termilise põgenemise.
Termodünaamiline ebastabiilsus ja kineetilised piirangud
Liitiumdendriitide kasvu reguleerib termodünaamiliste ja kineetiliste tegurite kombinatsioon. Termodünaamilisest vaatenurgast mõjutab protsessi tugevalt "otsaefekt". Mikroskoopilised eendid anoodi pinnal loovad erakordselt kõrge elektrivälja intensiivsuse ja voolutihedusega lokaliseeritud alasid. See lokaliseeritud energiatõus tõmbab eelistatult ligi sissetulevaid liitiumioone, kiirendades redutseerimist ja sadestumist otstes, luues isetugevdava dendriidi kasvu positiivse tagasiside ahela.
Kineetilisest vaatenurgast tulenevad piirangud sobimatutest transporditariifidest ja struktuurilistest ebakorrapärasustest. Kui laadimisvool on liiga kõrge või ümbritseva õhu temperatuur langeb liiga madalale, langeb liitiumioonide difusioonikiirus maha elektrokeemilise reaktsiooni kiirusest, mille tulemuseks on liideses tõsine liitiumioonidefitsiit. Lisaks sunnivad mehaaniline nõrkus, ebaühtlane keemiline koostis ja ebaühtlane paksus tahke elektrolüütidevahelise faasi (SEI) membraanis liitiumioone tungima eelistatult läbi nõrgimate kohtade, torgates SEI kihti ja kiirendades dendriidi levikut.