Hvad er de faktorer, der påvirker lavtemperaturydelsen af ​​lithium-ion-batterier?

Med den hurtige udvikling af lithium-ion batterier inden for elektriske køretøjer og militær industri kan lavtemperaturydelsen ikke tilpasse sig det specielle lavtemperaturvejr eller ekstreme miljødefekter. Under lave temperaturforhold vil den effektive afladningskapacitet og effektive afladningsenergi for lithium-ion-batterier blive væsentligt reduceret, og samtidig er det næsten umuligt at oplade i miljøet under -10 °C, hvilket alvorligt begrænser anvendelsen af ​​lithium -ion ​​batterier.

Faktorer, der påvirker ydeevnen ved lav temperatur lithium-ion batterier

Lithium-ion-batteriet består hovedsageligt af et positivt elektrodemateriale, et negativt elektrodemateriale, en separator og en elektrolyt. Lithium-ion batterier i et miljø med lav temperatur er kendetegnet ved et fald i afladningsspændingsplatformen, lav afladningskapacitet, hurtigt kapacitetsforfald og dårlig hastighedsydelse. De vigtigste faktorer, der begrænser lavtemperaturydelsen af ​​lithium-ion-batterier, er følgende:

※ Positiv elektrodestruktur

Den tredimensionelle struktur af det positive elektrodemateriale begrænser diffusionshastigheden af ​​lithiumioner, og effekten er især tydelig ved lave temperaturer. Katodematerialerne i lithium-ion-batterier omfatter kommerciel lithiumjernfosfat, nikkelkoboltmangan ternære materialer, lithiummanganat, lithiumkoboltoxid osv., og inkluderer også højspændingskatodematerialer såsom lithiumnikkelmanganoxid og lithiumjernmanganphosphat i udviklingen etape. lithiumvanadiumphosphat og lignende. Forskellige positive elektrodematerialer har forskellige tredimensionelle strukturer. I øjeblikket er de positive elektrodematerialer, der bruges som strømbatterier til elektriske køretøjer, hovedsageligt lithiumjernfosfat, nikkelkobolt-mangan ternære materialer og lithiummanganat. Wu Wendi et al undersøgte afladningsydelsen af ​​lithiumjernfosfatbatteri og nikkelkobolt mangan ternært batteri ved -20 ° C. Det blev fundet, at afladningskapaciteten af ​​lithiumjernfosfatbatteri ved -20 ° C kun kan nå 67,38% af normal temperatur kapacitet, mens nikkel kobolt mangan tre Batteriet kan nå 70,1%. Du Xiaoli et al fandt, at lithium-manganoxid-batteriet kan nå 83% af den normale temperaturkapacitet ved -20 °C.

※ Opløsningsmiddel med højt smeltepunkt

På grund af tilstedeværelsen af ​​et opløsningsmiddel med højt smeltepunkt i det elektrolytblandede opløsningsmiddel, øges viskositeten af ​​lithiumionbatteriets elektrolyt i et lavtemperaturmiljø, og når temperaturen er for lav, opstår elektrolytstørkningsfænomenet, hvilket resulterer i et fald i transporthastigheden af ​​lithium-ioner i elektrolytten.

※ Lithium ion diffusionshastighed

Diffusionshastigheden af ​​lithium-ioner i grafit-anoden sænkes i et miljø med lav temperatur. Xiang Yu-systemet undersøgte effekten af ​​grafitanode på lavtemperaturudladningsydelsen af ​​lithium-ion-batterier og foreslog, at ladnings-migreringsmodstanden for lithium-ion-batterier øges under lavtemperaturmiljø, hvilket fører til et fald i lithium-ion-diffusion hastighed i grafitanode, som påvirker lavtemperaturydelsen af ​​lithium-ion-batterier. vigtig grund.

※ SEI film

I lavtemperaturmiljøet fortykkes SEI-filmen af ​​den negative elektrode af lithiumionbatteriet, og stigningen af ​​SEI-filmimpedansen fører til et fald i ledningshastigheden af ​​lithiumioner i SEI-filmen. Endelig oplades og aflades lithium-ion-batteriet i et miljø med lav temperatur for at danne en polarisering for at reducere opladnings- og afladningseffektiviteten.

※ T o opsummere

På nuværende tidspunkt påvirker mange faktorer lavtemperaturydelsen af ​​lithium-ion-batterier, såsom strukturen af ​​den positive elektrode, migrationshastigheden af ​​lithium-ioner i forskellige dele af batteriet, tykkelsen og kemisk sammensætning af SEI-filmen og valget af lithiumsalte og opløsningsmidler i elektrolytten.

Lav temperatur ydeevne begrænser anvendelsen af lithium-ion batterier inden for elbiler, militærindustri og ekstreme miljøer. Udviklingen af ​​lithium-ion-batterier med fremragende ydeevne ved lav temperatur er et presserende behov på markedet.