Aşağı temperatur mühitində litium-ion batareya performansı ideal deyil. Tez-tez istifadə olunan litium-ion batareyaları -10 ° C-də işlədikdə, onların maksimum doldurma və boşaltma qabiliyyəti və terminal gərginliyi normal temperaturla müqayisədə əhəmiyyətli dərəcədə azalacaq [6], boşalma temperaturu -20 ° C-ə düşəndə, mövcud tutum hətta otaq temperaturu 25 ° C-də 1/3 azaldıla bilər, axıdma temperaturu aşağı olduqda, bəzi litium batareyaları hətta "ölü batareya" vəziyyətinə girərək fəaliyyətləri doldura və boşalta bilməz.
1, Aşağı temperaturda litium-ion batareyalarının xüsusiyyətləri
(1) Makroskopik
Aşağı temperaturda litium-ion batareyasının xarakterik dəyişiklikləri aşağıdakılardır: temperaturun davamlı azalması ilə ohmik müqavimət və polarizasiya müqaviməti müxtəlif dərəcələrdə artır; Litium-ion batareyanın boşalma gərginliyi normal temperaturdan aşağıdır. Aşağı temperaturda doldurma və boşaltma zamanı onun işləmə gərginliyi normal temperaturda olduğundan daha tez yüksəlir və ya aşağı düşür, nəticədə onun maksimum istifadə qabiliyyəti və gücü əhəmiyyətli dərəcədə azalır.
(2) Mikroskopik olaraq
Aşağı temperaturda litium-ion batareyalarının performans dəyişiklikləri əsasən aşağıdakı mühüm amillərin təsiri ilə bağlıdır. Ətraf mühitin temperaturu -20 ° C-dən aşağı olduqda, maye elektrolit bərkiyir, onun özlülüyü kəskin şəkildə artır və ion keçiriciliyi azalır. Müsbət və mənfi elektrod materiallarında litium ionunun yayılması yavaşdır; Litium ionunu həll etmək çətindir və onun SEI filmində ötürülməsi yavaşdır və yük ötürmə empedansı artır. Litium dendrit problemi xüsusilə aşağı temperaturda özünü göstərir.
2, Litium-ion batareyalarının aşağı temperatur performansını həll etmək
Aşağı temperatur mühitinə cavab vermək üçün yeni elektrolitik maye sistemi dizayn edin; Ötürmə sürətini sürətləndirmək və ötürmə məsafəsini qısaltmaq üçün müsbət və mənfi elektrod strukturunu təkmilləşdirin; Empedansı azaltmaq üçün müsbət və mənfi bərk elektrolit interfeysinə nəzarət edin.
(1) elektrolit əlavələri
Ümumiyyətlə, funksional əlavələrin istifadəsi batareyanın aşağı temperatur göstəricilərini yaxşılaşdırmaq və ideal SEI filminin formalaşmasına kömək etmək üçün ən təsirli və qənaətcil üsullardan biridir. Hal-hazırda əlavələrin əsas növləri izosiyanat əsaslı əlavələr, kükürd əsaslı əlavələr, ionlu maye əlavələr və qeyri-üzvi litium duzu əlavələridir.
Məsələn, dimetil sulfit (DMS) kükürd əsaslı əlavələr, müvafiq reduksiya fəaliyyəti ilə və onun reduksiya məhsulları və litium ionları ilə bağlanması vinil sulfatdan (DTD) daha zəif olduğundan, üzvi əlavələrin istifadəsini yüngülləşdirmək interfeysin empedansını artıracaq. mənfi elektrod interfeys filminin daha sabit və daha yaxşı ion keçiriciliyi. Dimetil sulfit (DMS) ilə təmsil olunan sulfit efirləri yüksək dielektrik sabitliyə və geniş işləmə temperatur diapazonuna malikdir.
(2) Elektrolitin həlledicisi
Ənənəvi litium-ion batareya elektroliti 1 mol litium heksaflüorofosfatı (LiPF6) EC, PC, VC, DMC, metil etil karbonat (EMC) və ya dietil karbonat (DEC) kimi qarışıq bir həlledicidə həll etməkdir. həlledici, ərimə nöqtəsi, dielektrik sabitliyi, özlülük və litium duzu ilə uyğunluq batareyanın işləmə temperaturuna ciddi təsir göstərəcəkdir. Hal-hazırda, kommersiya elektroliti -20 ℃ və aşağıda aşağı temperatur mühitinə tətbiq edildikdə bərkitmək asandır, aşağı dielektrik sabitliyi litium duzunun ayrılmasını çətinləşdirir və özlülük batareyanın daxili müqavimətini və aşağı olmasını təmin etmək üçün çox yüksəkdir. gərginlik platforması. Litium-ion batareyalar mövcud həlledici nisbətini optimallaşdırmaqla, məsələn, elektrolit formulasını optimallaşdırmaqla (EC:PC:EMC=1:2:7) aşağı temperaturda daha yaxşı performans göstərə bilər ki, TiO2(B)/qrafen mənfi elektrod A-ya malik olsun. -20℃-də ~240 mAh g-1 gücü və 0,1 A g-1 cərəyan sıxlığı. Və ya yeni aşağı temperaturlu elektrolit həllediciləri hazırlayın. Litium-ion batareyalarının aşağı temperaturda zəif işləməsi əsasən elektrod materialına Li+ daxil edilməsi zamanı Li+-nın yavaş-yavaş əriməsi ilə bağlıdır. 1, 3-dioksopentilen (DIOX) kimi Li+ və həlledici molekullar arasında aşağı bağlanma enerjisi olan maddələr seçilə bilər və nanoölçülü litium titanat batareyanın azaldılmış diffuziya əmsalını kompensasiya etmək üçün akkumulyator testini yığmaq üçün elektrod materialı kimi istifadə olunur. daha yaxşı aşağı temperatur performansına nail olmaq üçün ultra aşağı temperaturda elektrod materialı.
(3) litium duzu
Hal-hazırda kommersiya LiPF6 ionunun yüksək keçiriciliyi, ətraf mühitdə yüksək nəm tələbləri, zəif istilik sabitliyi və su reaksiyasında HF kimi pis qazlar təhlükəsizlik təhlükələrinə səbəb olmaq asandır. Litium difluoroksalat borat (LiODFB) tərəfindən istehsal olunan bərk elektrolit filmi kifayət qədər sabitdir və daha yaxşı aşağı temperatur performansına və daha yüksək sürət performansına malikdir. Bunun səbəbi, LiODFB-nin həm litium dioksalat borat (LiBOB) həm də LiBF4 üstünlüklərinə malik olmasıdır.
3. Xülasə
Litium-ion batareyalarının aşağı temperatur performansı elektrod materialları və elektrolitlər kimi bir çox aspektdən təsirlənəcək. Elektrod materialları və elektrolit kimi bir çox perspektivlərdən hərtərəfli təkmilləşdirmə litium-ion batareyaların tətbiqi və inkişafını təşviq edə bilər və litium batareyalarının tətbiqi perspektivi yaxşıdır, lakin texnologiyanın inkişafı və sonrakı tədqiqatlarda təkmilləşdirilməsi lazımdır.
Göndərmə vaxtı: 27 iyul 2023-cü il