Zemas temperatūras vidē litija jonu akumulatora veiktspēja nav ideāla.Ja parasti izmanto litija jonu akumulatorus strādā pie -10 ° C, to maksimālā uzlādes un izlādes jauda un spailes spriegums tiks ievērojami samazināts salīdzinājumā ar parasto temperatūru [6], kad izlādes temperatūra nokrītas līdz -20 ° C, pieejamā jauda tiks samazināta. Pat jāsamazina līdz 1/3 istabas temperatūrā 25 ° C, kad izlādes temperatūra ir zemāka, dažas litija baterijas nevar pat uzlādēt un izlādēt darbības, nonākot "beigušās baterijas" stāvoklī.
1, Litija jonu akumulatoru īpašības zemā temperatūrā
(1) Makroskopisks
Litija jonu akumulatora raksturīgās izmaiņas zemā temperatūrā ir šādas: ar nepārtrauktu temperatūras pazemināšanos dažādās pakāpēs palielinās omiskā pretestība un polarizācijas pretestība;Litija jonu akumulatora izlādes spriegums ir zemāks nekā parastajā temperatūrā.Uzlādējot un izlādējot zemā temperatūrā, tā darba spriegums paaugstinās vai samazinās ātrāk nekā normālā temperatūrā, kā rezultātā ievērojami samazinās tā maksimālā izmantojamā jauda un jauda.
(2) Mikroskopiski
Litija jonu akumulatoru veiktspējas izmaiņas zemā temperatūrā galvenokārt ir saistītas ar šādu svarīgu faktoru ietekmi.Kad apkārtējās vides temperatūra ir zemāka par -20 ℃, šķidrais elektrolīts sacietē, strauji palielinās tā viskozitāte un samazinās jonu vadītspēja.Litija jonu difūzija pozitīvo un negatīvo elektrodu materiālos ir lēna;Litija jonu ir grūti desolvēt, un tā pārraide SEI plēvē ir lēna, un palielinās lādiņa pārneses pretestība.Litija dendrīta problēma ir īpaši pamanāma zemā temperatūrā.
2, lai atrisinātu litija jonu akumulatoru zemas temperatūras veiktspēju
Izveidojiet jaunu elektrolītiskā šķidruma sistēmu, lai tā atbilstu zemas temperatūras videi;Uzlabojiet pozitīvo un negatīvo elektrodu struktūru, lai paātrinātu pārraides ātrumu un saīsinātu pārraides attālumu;Kontrolējiet pozitīvo un negatīvo cietā elektrolīta saskarni, lai samazinātu pretestību.
(1) elektrolītu piedevas
Kopumā funkcionālo piedevu izmantošana ir viens no efektīvākajiem un ekonomiskākajiem veidiem, kā uzlabot akumulatora veiktspēju zemā temperatūrā un palīdzēt izveidot ideālu SEI plēvi.Pašlaik galvenie piedevu veidi ir piedevas uz izocianātu bāzes, piedevas uz sēra bāzes, jonu šķidrās piedevas un neorganiskās litija sāls piedevas.
Piemēram, piedevas uz dimetilsulfīta (DMS) sēra bāzes ar atbilstošu reducējošo aktivitāti un tā kā to reducēšanas produkti un litija jonu saistīšanās ir vājāka nekā vinilsulfāta (DTD), organisko piedevu izmantošanas atvieglošana palielinās saskarnes pretestību, lai izveidotu negatīvā elektroda saskarnes plēves stabilāka un labāka jonu vadītspēja.Sulfīta esteriem, ko attēlo dimetilsulfīts (DMS), ir augsta dielektriskā konstante un plašs darba temperatūras diapazons.
(2) Elektrolīta šķīdinātājs
Tradicionālais litija jonu akumulatora elektrolīts ir izšķīdināt 1 molu litija heksafluorfosfāta (LiPF6) jauktā šķīdinātājā, piemēram, EC, PC, VC, DMC, metiletilkarbonātā (EMC) vai dietilkarbonātā (DEC), kur šķīdinātājs, kušanas temperatūra, dielektriskā konstante, viskozitāte un saderība ar litija sāli nopietni ietekmēs akumulatora darbības temperatūru.Pašlaik komerciālo elektrolītu ir viegli sacietēt, ja to lieto zemā temperatūrā -20 ℃ un zemāk, zemā dielektriskā konstante apgrūtina litija sāls disociāciju, un viskozitāte ir pārāk augsta, lai padarītu akumulatora iekšējo pretestību un zemu. sprieguma platforma.Litija jonu akumulatoriem var būt labāka veiktspēja zemā temperatūrā, optimizējot esošo šķīdinātāja attiecību, piemēram, optimizējot elektrolīta sastāvu (EC:PC:EMC=1:2:7), lai TiO2(B)/grafēna negatīvajam elektrodam būtu A jauda ~240 mA h g-1 pie -20 ℃ un 0,1 A g-1 strāvas blīvums.Vai arī izstrādāt jaunus zemas temperatūras elektrolītu šķīdinātājus.Litija jonu akumulatoru sliktā veiktspēja zemā temperatūrā galvenokārt ir saistīta ar lēnu Li + desolvatāciju Li + iegulšanas procesā elektrodu materiālā.Var izvēlēties vielas ar zemu saistīšanās enerģiju starp Li+ un šķīdinātāja molekulām, piemēram, 1,3-dioksopentilēnu (DIOX), un nanomēroga litija titanātu izmanto kā elektrodu materiālu, lai izveidotu akumulatora testu, lai kompensētu samazināto difūzijas koeficientu. elektrodu materiāls īpaši zemā temperatūrā, lai panāktu labāku veiktspēju zemā temperatūrā.
(3) litija sāls
Pašlaik komerciālajam LiPF6 jonam ir augsta vadītspēja, augstas mitruma prasības vidē, slikta termiskā stabilitāte, un sliktas gāzes, piemēram, HF reakcija ūdenī, var viegli radīt drošības apdraudējumu.Cietā elektrolīta plēve, ko ražo litija difluoroksalāta borāts (LiODFB), ir pietiekami stabila, un tai ir labāka veiktspēja zemā temperatūrā un augstāka ātruma veiktspēja.Tas ir tāpēc, ka LiODFB ir gan litija dioksalāta borāta (LiBOB), gan LiBF4 priekšrocības.
3. Kopsavilkums
Litija jonu akumulatoru veiktspēju zemā temperatūrā ietekmēs daudzi aspekti, piemēram, elektrodu materiāli un elektrolīti.Visaptveroši uzlabojumi no vairākām perspektīvām, piemēram, elektrodu materiāli un elektrolīts, var veicināt litija jonu akumulatoru pielietojumu un attīstību, un litija bateriju izmantošanas perspektīvas ir labas, taču tehnoloģija ir jāattīsta un jāpilnveido turpmākajos pētījumos.
Izlikšanas laiks: 27. jūlijs 2023