Welche Faktoren beeinflussen die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien bei niedrigen Temperaturen?

Mit der rasanten Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien Im Bereich der Elektrofahrzeuge und der Militärindustrie kann die Leistung bei niedrigen Temperaturen nicht an das besondere Wetter bei niedrigen Temperaturen oder extreme Umweltmängel angepasst werden. Unter niedrigen Temperaturbedingungen werden die effektive Entladekapazität und die effektive Entladeenergie von Lithium-Ionen-Batterien erheblich reduziert, und gleichzeitig ist das Laden in einer Umgebung unter -10 °C nahezu unmöglich, was die Anwendung von Lithium erheblich einschränkt -Ionen-Batterien.

Faktoren, die die Leistung bei niedrigen Temperaturen beeinflussen Lithium-Ionen-Batterien

Die Lithium-Ionen-Batterie besteht hauptsächlich aus einem positiven Elektrodenmaterial, einem negativen Elektrodenmaterial, einem Separator und einem Elektrolyten. Lithium-Ionen-Batterien in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen sind durch einen Abfall der Entladespannungsplattform, eine geringe Entladekapazität, einen schnellen Kapazitätsabfall und eine schlechte Ratenleistung gekennzeichnet. Die Hauptfaktoren, die die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien bei niedrigen Temperaturen einschränken, sind die folgenden:

※ Positive Elektrodenstruktur

Die dreidimensionale Struktur des positiven Elektrodenmaterials schränkt die Diffusionsgeschwindigkeit von Lithiumionen ein, und der Effekt ist besonders deutlich bei niedrigen Temperaturen. Zu den Kathodenmaterialien von Lithium-Ionen-Batterien gehören kommerzielles Lithium-Eisenphosphat, ternäre Nickel-Kobalt-Mangan-Materialien, Lithium-Manganat, Lithium-Kobalt-Oxid usw. sowie Hochspannungs-Kathodenmaterialien wie Lithium-Nickel-Mangan-Oxid und Lithium-Eisen-Mangan-Phosphat in der Entwicklung Bühne. , Lithiumvanadiumphosphat und dergleichen. Unterschiedliche positive Elektrodenmaterialien weisen unterschiedliche dreidimensionale Strukturen auf. Derzeit werden als positive Elektrodenmaterialien hauptsächlich Lithiumeisenphosphat, ternäre Nickel-Kobalt-Mangan-Materialien und Lithiummanganat als Energiebatterien für Elektrofahrzeuge verwendet. Wu Wendi et al. untersuchten die Entladeleistung von Lithium-Eisenphosphat-Batterien und ternären Nickel-Kobalt-Mangan-Batterien bei -20 °C. Es wurde festgestellt, dass die Entladekapazität von Lithium-Eisenphosphat-Batterien bei -20 °C nur 67,38 % der Normaltemperatur erreichen kann Kapazität, während Nickel-Kobalt-Mangan-drei Die Batterie kann 70,1 % erreichen. Du Xiaoli et al. fanden heraus, dass die Lithium-Manganoxid-Batterie bei -20 °C 83 % der normalen Temperaturkapazität erreichen kann.

※ Lösungsmittel mit hohem Schmelzpunkt

Aufgrund des Vorhandenseins eines Lösungsmittels mit hohem Schmelzpunkt im gemischten Elektrolytlösungsmittel erhöht sich die Viskosität des Elektrolyten der Lithium-Ionen-Batterie in einer Umgebung mit niedriger Temperatur, und wenn die Temperatur zu niedrig ist, tritt das Phänomen der Elektrolytverfestigung auf, was zu einer Abnahme führt die Transportgeschwindigkeit von Lithiumionen im Elektrolyten.

※ Diffusionsrate von Lithiumionen

Die Diffusionsrate von Lithiumionen in der Graphitanode wird in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen verringert. Das Xiang Yu-System untersuchte die Wirkung der Graphitanode auf die Entladeleistung von Lithium-Ionen-Batterien bei niedrigen Temperaturen und schlug vor, dass der Ladungsmigrationswiderstand von Lithium-Ionen-Batterien in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen zunimmt, was zu einer Verringerung der Lithiumionendiffusion führt Rate in der Graphitanode, die sich auf die Tieftemperaturleistung der Lithium-Ionen-Batterie auswirkt. wichtiger Grund.

※ SEI-Film

In der Umgebung mit niedrigen Temperaturen wird der SEI-Film der negativen Elektrode der Lithium-Ionen-Batterie verdickt, und die Erhöhung der Impedanz des SEI-Films führt zu einer Verringerung der Leitungsrate von Lithiumionen im SEI-Film. Schließlich wird der Lithium-Ionen-Akku in einer Umgebung mit niedriger Temperatur geladen und entladen, um eine Polarisation zu erzeugen, die die Lade- und Entladeeffizienz verringert.

※ T o fasse zusammen

Derzeit beeinflussen viele Faktoren die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien bei niedrigen Temperaturen, wie z. B. die Struktur der positiven Elektrode, die Migrationsrate von Lithium-Ionen in verschiedenen Teilen der Batterie, die Dicke und chemische Zusammensetzung des SEI-Films sowie die Auswahl von Lithiumsalzen und Lösungsmitteln im Elektrolyten.

Die Leistung bei niedrigen Temperaturen schränkt die Anwendung ein Lithium-Ionen-Batterien im Bereich Elektrofahrzeuge, Militärindustrie und extreme Umgebungen. Die Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien mit hervorragender Leistung bei niedrigen Temperaturen ist eine dringende Nachfrage auf dem Markt.