Strauji attīstoties elektriskajiem transportlīdzekļiem visā pasaulē, elektrisko transportlīdzekļu tirgus apjoms 2020. gadā ir sasniedzis 1 triljonu ASV dolāru un turpinās pieaugt ar ātrumu vairāk nekā 20% gadā. Tāpēc elektriskajiem transportlīdzekļiem kā galvenajam pārvietošanās veidam enerģijas akumulatoru veiktspējas prasības būs arvien augstākas, un nevajadzētu ignorēt akumulatora darbības traucējumu ietekmi uz akumulatora veiktspēju zemas temperatūras vidē. Galvenie akumulatora sabrukšanas iemesli zemas temperatūras vidē ir: Pirmkārt, zemā temperatūra ietekmē akumulatora mazo iekšējo pretestību, siltuma difūzijas laukums ir liels un akumulatora iekšējā pretestība palielinās. Otrkārt, akumulators iekšpusē un ārpus maksas pārvades jauda ir slikta, akumulatora deformācija notiks, kad vietējā neatgriezeniskā polarizācija. Treškārt, elektrolīta molekulārās kustības zemā temperatūra ir lēna un grūti izkliedējama laikā, kad temperatūra paaugstinās. Tāpēc zemas temperatūras akumulatora darbības traucējumi ir nopietni, kas izraisa nopietnu akumulatora veiktspējas pasliktināšanos.
1 、 Zemas temperatūras akumulatora tehnoloģijas statuss
Litija jonu jaudas akumulatoru tehniskās un materiālās veiktspējas prasības, kas sagatavotas zemā temperatūrā, ir augstas. Nopietna litija jonu akumulatora veiktspējas pasliktināšanās zemas temperatūras vidē ir saistīta ar iekšējās pretestības palielināšanos, kas izraisa elektrolītu difūzijas grūtības un saīsina šūnu cikla kalpošanas laiku. Tāpēc pēdējos gados ir gūti zināmi panākumi zemas temperatūras akumulatoru tehnoloģiju pētījumos. Tradicionālajiem augstas temperatūras litija jonu akumulatoriem ir slikta veiktspēja augstā temperatūrā, un to darbība joprojām ir nestabila zemas temperatūras apstākļos; liels zemas temperatūras elementu apjoms, zema jauda un slikta zemas temperatūras cikla veiktspēja; polarizācija ir ievērojami spēcīgāka zemā temperatūrā nekā augstā temperatūrā; paaugstināta elektrolīta viskozitāte zemā temperatūrā samazina uzlādes/izlādes ciklu skaitu; samazināta elementu drošība un samazināts akumulatora darbības laiks zemā temperatūrā; un samazināta veiktspēja, lietojot zemā temperatūrā. Turklāt akumulatora īsais darbības laiks zemā temperatūrā un zemas temperatūras elementu drošības riski ir izvirzījuši jaunas prasības jaudas akumulatoru drošībai. Tāpēc zemas temperatūras litija jonu akumulatoru pētījumu uzmanības centrā ir stabilu, drošu, uzticamu un ilgmūžīgu akumulatoru materiālu izstrāde zemas temperatūras vidē. Pašlaik ir vairāki zemas temperatūras litija jonu akumulatoru materiāli: (1) litija metāla anoda materiāli: litija metāls tiek plaši izmantots elektriskajos transportlīdzekļos, jo tam ir augsta ķīmiskā stabilitāte, augsta elektrovadītspēja un zemas temperatūras uzlādes un izlādes veiktspēja; (2) oglekļa anoda materiāli tiek plaši izmantoti elektriskajos transportlīdzekļos, jo tiem ir laba karstumizturība, zemas temperatūras cikla veiktspēja, zema elektrovadītspēja un zemas temperatūras cikla kalpošanas laiks zemā temperatūrā; (3) Oglekļa anoda materiāli tiek plaši izmantoti elektriskajos transportlīdzekļos, jo tiem ir laba karstumizturība, zemas temperatūras cikla veiktspēja, zema elektrovadītspēja un zemas temperatūras cikla ilgums. iekšā; (3) organiskajiem elektrolītiem ir laba veiktspēja zemā temperatūrā; (4) polimēru elektrolīti: polimēru molekulārās ķēdes ir salīdzinoši īsas un tām ir augsta afinitāte; (5) neorganiskie materiāli: neorganiskajiem polimēriem ir labi veiktspējas parametri (vadītspēja) un laba elektrolītu aktivitātes savietojamība; (6) metālu oksīdu ir mazāk; (7) neorganiskie materiāli: neorganiskie polimēri utt.
2 、 Zemas temperatūras vides ietekme uz litija akumulatoru
Litija bateriju cikla ilgums galvenokārt ir atkarīgs no izlādes procesa, savukārt zemā temperatūra ir faktors, kas vairāk ietekmē litija izstrādājumu kalpošanas laiku. Parasti zemas temperatūras vidē akumulatora virsma mainīsies fāzē, izraisot virsmas struktūras bojājumus, ko papildina jaudas un šūnu jaudas samazināšanās. Augstas temperatūras apstākļos šūnā rodas gāze, kas paātrinās termisko difūziju; zemā temperatūrā gāzi nevar savlaicīgi izvadīt, paātrinot akumulatora šķidruma fāzes maiņu; jo zemāka temperatūra, jo vairāk rodas gāzes un lēnāka akumulatora šķidruma fāzes maiņa. Tāpēc akumulatora iekšējā materiāla maiņa zemā temperatūrā ir krasāka un sarežģītāka, un akumulatora materiālā ir vieglāk radīt gāzes un cietās vielas; tajā pašā laikā zemā temperatūra izraisīs virkni destruktīvu reakciju, piemēram, neatgriezenisku ķīmiskās saites pārrāvumu katoda materiāla un elektrolītu saskarnē; tas arī samazinās elektrolītu pašsavienošanos un cikla kalpošanas laiku; tiks samazināta litija jonu lādiņa pārneses spēja uz elektrolītu; uzlādes un izlādes process izraisīs virkni ķēdes reakciju, piemēram, polarizācijas fenomenu litija jonu lādiņa pārneses laikā, akumulatora jaudas samazināšanos un iekšējā sprieguma atbrīvošanu, kas ietekmē litija jonu akumulatoru cikla ilgumu un enerģijas blīvumu un citas funkcijas. Jo zemāka temperatūra zemā temperatūrā, jo intensīvākas un sarežģītākas ir dažādas destruktīvas reakcijas, piemēram, redoksreakcija uz akumulatora virsmas, termiskā difūzija, fāzes maiņa šūnas iekšienē un pat pilnīga iznīcināšana, savukārt, izraisīs virkni ķēdes reakciju, piemēram, elektrolītu. Pašsavienošanās, jo lēnāks ir reakcijas ātrums, jo nopietnāks ir akumulatora jaudas samazinājums un jo sliktāka ir litija jonu lādiņa migrācijas spēja augstā temperatūrā.
3、 Zema temperatūra litija akumulatoru tehnoloģiju izpētes perspektīvām
Zemas temperatūras vidē tiks ietekmēta akumulatora drošība, cikla kalpošanas laiks un elementu temperatūras stabilitāte, un nevar ignorēt zemas temperatūras ietekmi uz litija bateriju kalpošanas laiku. Pašlaik zemas temperatūras jaudas akumulatoru tehnoloģiju pētniecībā un attīstībā, izmantojot diafragmu, elektrolītu, pozitīvo un negatīvo elektrodu materiālus un citas metodes, ir panākts zināms progress. Nākotnē zemas temperatūras litija akumulatoru tehnoloģiju attīstība būtu jāuzlabo no šādiem aspektiem: (1) litija akumulatoru materiālu sistēmas izstrāde ar augstu enerģijas blīvumu, ilgu kalpošanas laiku, zemu vājinājumu, mazu izmēru un zemām izmaksām zemā temperatūrā. ; (2) nepārtraukta akumulatora iekšējās pretestības kontroles uzlabošana, izmantojot konstrukcijas projektu un materiālu sagatavošanas tehnoloģiju; (3) Izstrādājot lielas ietilpības, zemu izmaksu litija akumulatoru sistēmu, uzmanība jāpievērš elektrolītu piedevām, litija jonu un anoda un katoda saskarnei un iekšējai aktīvajam materiālam un citu galveno faktoru ietekmei; (4) uzlabot akumulatora cikla veiktspēju (uzlādes un izlādes īpatnējo enerģiju), akumulatora termisko stabilitāti zemas temperatūras vidē, litija bateriju drošību zemas temperatūras vidē un citu akumulatoru tehnoloģiju attīstības virzienu; (5) izstrādāt augstas drošības veiktspējas, augstas izmaksas un zemu izmaksu akumulatoru sistēmas risinājumus zemas temperatūras apstākļos; (6) izstrādāt ar zemas temperatūras akumulatoriem saistītus produktus un veicināt to izmantošanu; (7) izstrādāt augstas veiktspējas zemas temperatūras izturīgus akumulatoru materiālus un ierīču tehnoloģiju.
Protams, papildus iepriekš minētajiem pētniecības virzieniem ir arī daudzi pētniecības virzieni, lai vēl vairāk uzlabotu akumulatora veiktspēju zemas temperatūras apstākļos, uzlabotu zemas temperatūras akumulatoru enerģijas blīvumu, samazinātu akumulatora noārdīšanos zemas temperatūras vidē, pagarinātu akumulatora darbības laiku un veiktu citus pētījumus. progress; bet svarīgāks jautājums ir par to, kā panākt augstu veiktspēju, augstu drošību, zemas izmaksas, lielu diapazonu, ilgu kalpošanas laiku un zemas izmaksas, akumulatoru komercializācija zemas temperatūras apstākļos ir aktuāla. Pētījumā jākoncentrējas uz problēmas pārvarēšanu un risināšanu.
Izlikšanas laiks: 22. novembris 2022