Elektrikli nəqliyyat vasitələrinin dünya miqyasında sürətli inkişafı ilə 2020-ci ildə elektrik nəqliyyat vasitələrinin bazarının həcmi 1 trilyon dollara çatıb və gələcəkdə hər il 20%-dən çox sürətlə böyüməyə davam edəcək. Buna görə də, əsas nəqliyyat növü kimi elektrik nəqliyyat vasitələri, güc batareyaları üçün performans tələbləri getdikcə daha yüksək olacaq və aşağı temperaturlu mühitlərdə batareyanın aşınmasının güc batareyasının performansına təsiri göz ardı edilməməlidir. Aşağı temperaturlu mühitlərdə batareyanın çürüməsinin əsas səbəbləri bunlardır: Birincisi, aşağı temperatur batareyanın kiçik daxili müqavimətinə təsir edir, termal diffuziya sahəsi böyükdür və batareyanın daxili müqaviməti artır. İkincisi, batareyanın içərisində və xaricində şarj ötürmə qabiliyyəti zəifdir, batareyanın deformasiyası yerli geri dönməz polarizasiya zamanı baş verəcəkdir. Üçüncüsü, elektrolitin molekulyar hərəkətinin aşağı temperaturu yavaş və temperatur yüksəldikdə vaxtında yayılmaq çətindir. Buna görə də, aşağı temperaturda batareyanın çürüməsi ciddidir və batareyanın performansının ciddi şəkildə pozulması ilə nəticələnir.
1、Aşağı temperaturlu batareya texnologiyasının vəziyyəti
Aşağı temperaturda hazırlanan litium-ion enerjili batareyaların texniki və maddi performans tələbləri yüksəkdir. Aşağı temperatur şəraitində litium-ion batareyasının performansının ciddi şəkildə pozulması elektrolit diffuziyasının çətinləşməsinə və hüceyrə dövrünün ömrünün qısalmasına səbəb olan daxili müqavimətin artması ilə əlaqədardır. Buna görə də, aşağı temperaturda enerji batareyası texnologiyası ilə bağlı tədqiqatlar son illərdə bir qədər irəliləyiş əldə etdi. Ənənəvi yüksək temperaturlu litium-ion batareyaları zəif yüksək temperatur performansına malikdir və aşağı temperatur şəraitində onların performansı hələ də qeyri-sabitdir; aşağı temperaturlu hüceyrələrin böyük həcmi, aşağı tutumlu və aşağı temperatur dövrünün zəif performansı; polarizasiya aşağı temperaturda yüksək temperaturdan əhəmiyyətli dərəcədə güclüdür; aşağı temperaturda elektrolitin artan viskozitesi şarj/boşaltma dövrlərinin sayının azalmasına gətirib çıxarır; hüceyrələrin təhlükəsizliyinin azalması və aşağı temperaturda batareyanın ömrünün azalması; və aşağı temperaturda istifadə performansının azalması. Bundan əlavə, aşağı temperaturda batareyanın qısa dövriyyə müddəti və aşağı temperatur elementlərinin təhlükəsizlik riskləri enerji batareyalarının təhlükəsizliyi üçün yeni tələblər irəli sürdü. Buna görə də, aşağı temperaturlu mühitlər üçün sabit, təhlükəsiz, etibarlı və uzun ömürlü enerji batareyası materiallarının inkişafı aşağı temperaturlu litium-ion batareyaları üzərində aparılan tədqiqatların diqqət mərkəzindədir. Hal-hazırda, bir neçə aşağı temperaturlu litium-ion batareya materialları var: (1) litium metal anod materialları: litium metal yüksək kimyəvi sabitliyə, yüksək elektrik keçiriciliyinə və aşağı temperaturda şarj və boşalma performansına görə elektrikli nəqliyyat vasitələrində geniş istifadə olunur; (2) karbon anod materialları yaxşı istilik müqavimətinə, aşağı temperatur dövrü performansına, aşağı elektrik keçiriciliyinə və aşağı temperaturda aşağı temperatur dövrünün ömrünə görə elektrik nəqliyyat vasitələrində geniş istifadə olunur; (3) karbon anod materialları yaxşı istilik müqavimətinə, aşağı temperatur dövrünün performansına, aşağı elektrik keçiriciliyinə və aşağı temperatur dövrünün ömrünə görə elektrikli nəqliyyat vasitələrində geniş istifadə olunur. in; (3) üzvi elektrolitlər aşağı temperaturda yaxşı performansa malikdir; (4) polimer elektrolitləri: polimer molekulyar zəncirləri nisbətən qısadır və yüksək yaxınlığa malikdir; (5) qeyri-üzvi materiallar: qeyri-üzvi polimerlər yaxşı performans parametrlərinə (keçiricilik) və elektrolit aktivliyi arasında yaxşı uyğunluğa malikdir; (6) metal oksidləri azdır; (7) qeyri-üzvi materiallar: qeyri-üzvi polimerlər və s.
2, Aşağı temperatur mühitinin litium batareyaya təsiri
Litium batareyalarının dövriyyə müddəti əsasən boşalma prosesindən asılıdır, aşağı temperatur isə litium məhsullarının ömrünə daha çox təsir edən amildir. Adətən, aşağı temperatur şəraitində, batareyanın səthi faza dəyişikliyinə məruz qalaraq, səth strukturunun zədələnməsinə səbəb olur, tutum və hüceyrə tutumunun azalması ilə müşayiət olunur. Yüksək temperatur şəraitində hüceyrədə qaz əmələ gəlir, bu da termal diffuziyanı sürətləndirəcək; aşağı temperaturda qaz vaxtında boşaldıla bilməz, batareya mayesinin faza dəyişməsini sürətləndirir; temperatur nə qədər aşağı olarsa, bir o qədər çox qaz əmələ gəlir və batareya mayesinin faza dəyişməsi bir o qədər yavaş olur. Buna görə də, batareyanın daxili material dəyişikliyi aşağı temperaturda daha kəskin və mürəkkəbdir və batareya materialının içərisində qazlar və bərk maddələr yaratmaq daha asandır; eyni zamanda, aşağı temperatur katod materialı və elektrolit arasındakı interfeysdə geri dönməz kimyəvi bağların qırılması kimi bir sıra dağıdıcı reaksiyalara səbəb olacaqdır; bu da elektrolitin özünü yığışdırmasının və dövrünün ömrünün azalmasına gətirib çıxaracaq; litium-ion yükünün elektrolitə ötürülməsi qabiliyyəti azalacaq; doldurulması və boşaldılması prosesi litium ion yükünün ötürülməsi zamanı polarizasiya fenomeni, batareya tutumunun tənəzzülü və litium ion batareyalarının dövrünün ömrünə və enerji sıxlığına və digər funksiyalara təsir edən daxili stressin sərbəst buraxılması kimi bir sıra zəncirvari reaksiyalara səbəb olacaqdır. Aşağı temperaturda temperatur nə qədər aşağı olarsa, batareyanın səthindəki redoks reaksiyası, termal diffuziya, hüceyrə daxilində faza dəyişikliyi və hətta tam məhvetmə kimi müxtəlif dağıdıcı reaksiyalar bir o qədər sıx və mürəkkəbdir, elektrolit kimi bir sıra zəncirvari reaksiyalara səbəb olacaqdır. öz-özünə montaj, reaksiya sürəti nə qədər yavaş olarsa, batareya tutumunun tənəzzülü bir o qədər ciddi olar və yüksək temperaturda litium-ion yükünün miqrasiya qabiliyyəti bir o qədər zəif olar.
3, Litium batareya texnologiyasının tədqiqat perspektivləri üzrə aşağı temperatur
Aşağı temperatur mühitində batareyanın təhlükəsizliyi, dövriyyə müddəti və hüceyrə temperaturu sabitliyi təsirlənəcək və aşağı temperaturun litium batareyalarının ömrünə təsirini nəzərə almamaq olmaz. Hal-hazırda, diafraqma, elektrolit, müsbət və mənfi elektrod materialları və digər üsullardan istifadə edərək aşağı temperaturlu batareya texnologiyası tədqiqatı və inkişafı müəyyən irəliləyiş əldə etmişdir. Gələcəkdə aşağı temperaturlu litium batareya texnologiyasının inkişafı aşağıdakı aspektlərdən təkmilləşdirilməlidir: (1) yüksək enerji sıxlığı, uzun ömür, aşağı zəifləmə, kiçik ölçülü və aşağı temperaturda aşağı qiymətə malik litium batareya material sisteminin inkişafı ; (2) struktur dizayn və material hazırlamaq texnologiyası vasitəsilə batareyanın daxili müqavimətinə nəzarətin davamlı təkmilləşdirilməsi; (3) yüksək tutumlu, aşağı qiymətli litium batareya sisteminin inkişafında elektrolit əlavələrinə, litium ionuna və anod və katod interfeysinə və daxili aktiv materiala və digər əsas amillərə diqqət yetirilməlidir; (4) batareya dövrünün performansını (yükləmə və boşaltma xüsusi enerjisi), aşağı temperatur mühitində batareyanın istilik sabitliyini, aşağı temperatur mühitində litium batareyaların təhlükəsizliyini və digər batareya texnologiyasının inkişaf istiqamətini yaxşılaşdırmaq; (5) aşağı temperatur şəraitində yüksək təhlükəsizlik performansı, yüksək qiymətli və aşağı qiymətli enerjili akkumulyator sistemi həllərini inkişaf etdirmək; (6) aşağı temperaturlu batareya ilə əlaqəli məhsulların hazırlanması və onların tətbiqini təşviq etmək; (7) yüksək performanslı aşağı temperatura davamlı batareya materialları və cihaz texnologiyasını inkişaf etdirin.
Əlbəttə ki, yuxarıda göstərilən tədqiqat istiqamətlərinə əlavə olaraq, aşağı temperatur şəraitində batareyanın işini daha da yaxşılaşdırmaq, aşağı temperaturlu batareyaların enerji sıxlığını yaxşılaşdırmaq, aşağı temperaturlu mühitlərdə batareyanın deqradasiyasını azaltmaq, batareyanın ömrünü uzatmaq və digər tədqiqatlar üçün bir çox tədqiqat istiqamətləri də mövcuddur. tərəqqi; lakin daha mühüm məsələ yüksək performans, yüksək təhlükəsizlik, aşağı qiymət, yüksək diapazon, uzun ömür və aşağı temperatur şəraitində batareyaların kommersiyalaşdırılmasına necə nail olmaqdır.
Göndərmə vaxtı: 22 noyabr 2022-ci il