In 'n lae temperatuur omgewing, litium-ioon battery werkverrigting is nie ideaal. Wanneer algemeen gebruikte litium-ioonbatterye by -10 ° C werk, sal hul maksimum laai- en ontladingskapasiteit en terminale spanning aansienlik verminder word in vergelyking met normale temperatuur [6], wanneer die ontladingstemperatuur tot -20 ° C daal, sal die beskikbare kapasiteit selfs verminder word tot 1/3 by kamertemperatuur 25 ° C, wanneer die ontlading temperatuur laer is, kan sommige litiumbatterye nie eens laai en ontlaai aktiwiteite, wat 'n "dooie battery" toestand betree.
1, Die eienskappe van litium-ioon batterye by lae temperature
(1) Makroskopies
Die kenmerkende veranderinge van litium-ioonbatterye by lae temperatuur is soos volg: met die voortdurende afname van temperatuur, verhoog die ohmiese weerstand en die polarisasieweerstand in verskillende grade; Die ontladingsspanning van litium-ioonbatterye is laer as dié van normale temperatuur. Wanneer teen lae temperatuur laai en ontlaai, styg of daal die bedryfspanning vinniger as dié by normale temperatuur, wat 'n aansienlike afname in sy maksimum bruikbare kapasiteit en krag tot gevolg het.
(2) Mikroskopies
Die werkverrigtingveranderinge van litiumioonbatterye by lae temperature is hoofsaaklik te wyte aan die invloed van die volgende belangrike faktore. Wanneer die omgewingstemperatuur laer as -20 ℃ is, stol die vloeibare elektroliet, sy viskositeit neem skerp toe en sy ioniese geleidingsvermoë neem af. Litiumioondiffusie in positiewe en negatiewe elektrodemateriale is stadig; Litiumioon is moeilik om te desolveer, en die oordrag daarvan in SEI-film is stadig, en die ladingoordragimpedansie neem toe. Die litiumdendrietprobleem is veral prominent by lae temperatuur.
2, Om die lae temperatuur prestasie van litium-ioon batterye op te los
Ontwerp 'n nuwe elektrolitiese vloeistofstelsel om aan die lae temperatuur omgewing te voldoen; Verbeter die positiewe en negatiewe elektrodestruktuur om die transmissiespoed te versnel en die transmissieafstand te verkort; Beheer positiewe en negatiewe soliede elektroliet-koppelvlak om impedansie te verminder.
(1) elektroliet bymiddels
Oor die algemeen is die gebruik van funksionele bymiddels een van die doeltreffendste en mees ekonomiese maniere om die laetemperatuurprestasie van die battery te verbeter en te help om die ideale SEI-film te vorm. Tans is die hooftipes bymiddels isosianaatgebaseerde bymiddels, swaelgebaseerde bymiddels, ioniese vloeibare bymiddels en anorganiese litiumsout bymiddels.
Byvoorbeeld, dimetielsulfiet (DMS) swaelgebaseerde bymiddels, met toepaslike verminderende aktiwiteit, en omdat die reduksieprodukte en litiumioonbinding daarvan swakker is as vinielsulfaat (DTD), sal die verligting van die gebruik van organiese bymiddels die koppelvlakimpedansie verhoog, om 'n meer stabiele en beter ioniese geleidingsvermoë van die negatiewe elektrode-koppelvlakfilm. Die sulfietesters wat deur dimetielsulfiet (DMS) verteenwoordig word, het 'n hoë diëlektriese konstante en 'n wye bedryfstemperatuurreeks.
(2) Die oplosmiddel van die elektroliet
Die tradisionele litiumioonbattery-elektroliet is om 1 mol litiumheksafluorofosfaat (LiPF6) op te los in 'n gemengde oplosmiddel, soos EC, PC, VC, DMC, metieletielkarbonaat (EMC) of diëtielkarbonaat (DEC), waar die samestelling van die oplosmiddel, smeltpunt, diëlektriese konstante, viskositeit en verenigbaarheid met litiumsout sal die bedryfstemperatuur van die battery ernstig beïnvloed. Op die oomblik is die kommersiële elektroliet maklik om te stol wanneer dit toegepas word op die lae temperatuur omgewing van -20 ℃ en onder, die lae diëlektriese konstante maak die litiumsout moeilik om te dissosieer, en die viskositeit is te hoog om die battery interne weerstand en laag te maak spanning platform. Litium-ioonbatterye kan beter lae-temperatuur werkverrigting hê deur die bestaande oplosmiddelverhouding te optimaliseer, soos deur die elektrolietformulering (EC:PC:EMC=1:2:7) te optimaliseer sodat TiO2(B)/ grafeen negatiewe elektrode A het kapasiteit van ~240 mA h g-1 by -20 ℃ en 0.1 A g-1 stroomdigtheid. Of ontwikkel nuwe lae-temperatuur elektroliet oplosmiddels. Die swak werkverrigting van litium-ioonbatterye by lae temperature hou hoofsaaklik verband met die stadige ontbinding van Li+ tydens die proses van Li+ inbedding in die elektrodemateriaal. Stowwe met lae bindingsenergie tussen Li+ en oplosmiddelmolekules, soos 1,3-dioksopentileen (DIOX), kan gekies word, en nanoskaal litiumtitanaat word as die elektrodemateriaal gebruik om die batterytoets saam te stel om te kompenseer vir die verminderde diffusiekoëffisiënt van die elektrodemateriaal by ultra-lae temperature, om beter lae-temperatuur werkverrigting te behaal.
(3) litiumsout
Tans het die kommersiële LiPF6-ioon hoë geleidingsvermoë, hoë vogvereistes in die omgewing, swak termiese stabiliteit, en slegte gasse soos HF in waterreaksie is maklik om veiligheidsgevare te veroorsaak. Die soliede elektrolietfilm wat deur litiumdifluoroksalaatboraat (LiODFB) geproduseer word, is stabiel genoeg en het 'n beter lae-temperatuur-werkverrigting en 'n hoër tempo-prestasie. Dit is omdat LiODFB die voordele van beide litiumdioksalaatboraat (LiBOB) en LiBF4 het.
3. Opsomming
Die lae temperatuur prestasie van litium-ioon batterye sal beïnvloed word deur baie aspekte soos elektrode materiale en elektroliete. Omvattende verbetering vanuit verskeie perspektiewe soos elektrodemateriaal en elektroliet kan die toepassing en ontwikkeling van litium-ioonbatterye bevorder, en die toepassingsvooruitsig van litiumbatterye is goed, maar die tegnologie moet ontwikkel en vervolmaak word in verdere navorsing.
Pos tyd: Jul-27-2023