Sa mababang temperatura na kapaligiran, ang pagganap ng baterya ng lithium-ion ay hindi perpekto.Kapag ang mga karaniwang ginagamit na baterya ng lithium-ion ay gumagana sa -10 ° C, ang kanilang pinakamataas na kapasidad ng pagkarga at paglabas at boltahe ng terminal ay mababawasan nang malaki kumpara sa normal na temperatura [6], kapag bumaba ang temperatura ng paglabas sa -20 ° C, ang magagamit na kapasidad ay kahit na bawasan sa 1/3 sa room temperatura 25 ° C, kapag ang discharge temperatura ay mas mababa, ang ilang mga lithium baterya ay hindi maaaring kahit na singilin at discharge aktibidad, pagpasok ng isang "patay na baterya" estado.
1, Ang mga katangian ng mga baterya ng lithium-ion sa mababang temperatura
(1) Makroskopiko
Ang mga pagbabago sa katangian ng baterya ng lithium-ion sa mababang temperatura ay ang mga sumusunod: na may patuloy na pagbaba ng temperatura, ang ohmic resistance at ang polarization resistance ay tumaas sa iba't ibang degree;Ang discharge boltahe ng lithium-ion na baterya ay mas mababa kaysa sa normal na temperatura.Kapag nagcha-charge at nagdi-discharge sa mababang temperatura, ang operating boltahe nito ay tumataas o bumaba nang mas mabilis kaysa sa normal na temperatura, na nagreresulta sa isang makabuluhang pagbaba sa maximum na magagamit na kapasidad at kapangyarihan nito.
(2) Sa mikroskopiko
Ang mga pagbabago sa pagganap ng mga baterya ng lithium-ion sa mababang temperatura ay higit sa lahat dahil sa impluwensya ng mga sumusunod na mahahalagang salik.Kapag ang ambient temperature ay mas mababa sa -20 ℃, ang likidong electrolyte ay nagpapatigas, ang lagkit nito ay tumataas nang husto, at ang ionic conductivity nito ay bumababa.Ang pagsasabog ng Lithium ion sa positibo at negatibong mga materyales sa elektrod ay mabagal;Ang Lithium ion ay mahirap i-desolve, at ang paghahatid nito sa SEI film ay mabagal, at ang charge transfer impedance ay tumataas.Ang problema sa lithium dendrite ay lalong kitang-kita sa mababang temperatura.
2, Upang malutas ang mababang pagganap ng temperatura ng mga baterya ng lithium-ion
Magdisenyo ng bagong electrolytic liquid system upang matugunan ang mababang temperatura na kapaligiran;Pagbutihin ang positibo at negatibong istraktura ng elektrod upang mapabilis ang bilis ng paghahatid at paikliin ang distansya ng paghahatid;Kontrolin ang positibo at negatibong solid electrolyte interface upang mabawasan ang impedance.
(1) mga additives ng electrolyte
Sa pangkalahatan, ang paggamit ng mga functional additives ay isa sa mga pinaka-epektibo at matipid na paraan upang mapabuti ang pagganap ng mababang temperatura ng baterya at tumulong sa pagbuo ng perpektong SEI film.Sa kasalukuyan, ang mga pangunahing uri ng additives ay isocyanate based additives, sulfur based additives, ionic liquid additives at inorganic lithium salt additives.
Halimbawa, ang dimethyl sulfite (DMS) sulfur based additives, na may naaangkop na aktibidad sa pagbabawas, at dahil ang mga produktong pagbabawas nito at lithium ion binding ay mas mahina kaysa sa vinyl sulfate (DTD), ang pagpapagaan sa paggamit ng mga organic na additives ay magpapataas ng interface impedance, upang makabuo ng isang mas matatag at mas mahusay na ionic conductivity ng negatibong electrode interface film.Ang mga sulfite ester na kinakatawan ng dimethyl sulfite (DMS) ay may mataas na dielectric na pare-pareho at malawak na hanay ng temperatura ng pagpapatakbo.
(2) Ang solvent ng electrolyte
Ang tradisyonal na lithium-ion battery electrolyte ay upang matunaw ang 1 mol ng lithium hexafluorophosphate (LiPF6) sa isang halo-halong solvent, tulad ng EC, PC, VC, DMC, methyl ethyl carbonate (EMC) o diethyl carbonate (DEC), kung saan ang komposisyon ng ang solvent, melting point, dielectric constant, viscosity at compatibility sa lithium salt ay seryosong makakaapekto sa operating temperature ng baterya.Sa kasalukuyan, ang komersyal na electrolyte ay madaling patigasin kapag inilapat sa mababang temperatura na kapaligiran na -20 ℃ at sa ibaba, ang mababang dielectric na pare-pareho ay nagpapahirap sa lithium salt na maghiwalay, at ang lagkit ay masyadong mataas upang gawing panloob na resistensya at mababa ang baterya. platform ng boltahe.Ang mga baterya ng lithium-ion ay maaaring magkaroon ng mas mahusay na pagganap sa mababang temperatura sa pamamagitan ng pag-optimize sa kasalukuyang solvent ratio, tulad ng pag-optimize ng electrolyte formulation (EC:PC:EMC=1:2:7) upang ang TiO2(B)/graphene negative electrode ay may A kapasidad ng ~240 mA h g-1 sa -20℃ at 0.1 A g-1 kasalukuyang density.O bumuo ng mga bagong low temperature na electrolyte solvents.Ang mahinang pagganap ng mga baterya ng lithium-ion sa mababang temperatura ay pangunahing nauugnay sa mabagal na pagkabulok ng Li+ sa panahon ng proseso ng pag-embed ng Li+ sa materyal na elektrod.Ang mga sangkap na may mababang enerhiyang nagbubuklod sa pagitan ng Li+ at mga solvent na molekula, tulad ng 1, 3-dioxopentylene (DIOX), ay maaaring piliin, at ang nanoscale lithium titanate ay ginagamit bilang materyal ng elektrod upang tipunin ang pagsubok ng baterya upang mabayaran ang pinababang diffusion coefficient ng materyal ng elektrod sa napakababang temperatura, upang makamit ang mas mahusay na pagganap sa mababang temperatura.
(3) lithium asin
Sa kasalukuyan, ang komersyal na LiPF6 ion ay may mataas na conductivity, mataas na kahalumigmigan na kinakailangan sa kapaligiran, mahinang thermal stability, at masasamang gas tulad ng HF sa reaksyon ng tubig ay madaling magdulot ng mga panganib sa kaligtasan.Ang solid electrolyte film na ginawa ng lithium difluoroxalate borate (LiODFB) ay sapat na matatag at may mas mahusay na pagganap sa mababang temperatura at mas mataas na pagganap ng rate.Ito ay dahil ang LiODFB ay may mga pakinabang ng parehong lithium dioxalate borate (LiBOB) at LiBF4.
3. Buod
Ang pagganap ng mababang temperatura ng mga baterya ng lithium-ion ay maaapektuhan ng maraming aspeto tulad ng mga materyales ng electrode at electrolytes.Ang komprehensibong pagpapabuti mula sa maraming mga pananaw tulad ng mga materyales ng elektrod at electrolyte ay maaaring magsulong ng aplikasyon at pagbuo ng mga baterya ng lithium-ion, at ang pag-asam ng aplikasyon ng mga baterya ng lithium ay mabuti, ngunit ang teknolohiya ay kailangang mabuo at maperpekto sa karagdagang pananaliksik.
Oras ng post: Hul-27-2023