Millised tegurid mõjutavad liitiumioonakude madala temperatuuri jõudlust?

Koos kiire arenguga liitium-ioonakud elektrisõidukite ja sõjatööstuse valdkonnas ei saa madala temperatuuriga jõudlus kohaneda madala temperatuuriga ilmastiku või äärmuslike keskkonnadefektidega.Madala temperatuuri tingimustes väheneb liitiumioonakude efektiivne tühjendusvõimsus ja efektiivne tühjendusenergia oluliselt ning samal ajal on peaaegu võimatu laadida keskkonnas alla -10 °C, mis piirab tõsiselt liitiumi kasutamist. -ioon akud.

Madalatel temperatuuridel toimimist mõjutavad tegurid liitiumioonakud

Liitiumioonaku koosneb peamiselt positiivse elektroodi materjalist, negatiivse elektroodi materjalist, separaatorist ja elektrolüüdist. Liitium-ioonakud madala temperatuuriga keskkonnas iseloomustab tühjenduspinge platvormi langus, madal tühjendusvõimsus, kiire võimsuse vähenemine ja halb kiirus.Peamised tegurid, mis piiravad liitiumioonakude madalal temperatuuril töötamist, on järgmised:

※ Positiivne elektroodi struktuur

Positiivse elektroodi materjali kolmemõõtmeline struktuur piirab liitiumioonide difusioonikiirust ja efekt on eriti ilmne madalatel temperatuuridel.Liitiumioonakude katoodmaterjalide hulka kuuluvad kaubanduslikud liitiumraudfosfaat, nikkel-koobalt-mangaan-kolmkomponendid, liitiummanganaat, liitium-koobaltoksiid jne, samuti kõrgepinge katoodmaterjalid, nagu liitium-nikkel-mangaanoksiid ja liitium-raud-mangaan-fosfaat. etapp., liitiumvanaadiumfosfaat jms.Erinevatel positiivsete elektroodide materjalidel on erinev kolmemõõtmeline struktuur.Praegu on elektrisõidukite akudena kasutatavateks positiivseteks elektroodideks peamiselt liitiumraudfosfaat, nikkel-koobalt-mangaan kolmekomponentsed materjalid ja liitiummanganaat.Wu Wendi jt uurisid liitiumraudfosfaatpatarei ja nikkel-koobalt-mangaan-kolmikpatarei tühjenemist temperatuuril -20 °C. Leiti, et liitiumraudfosfaatpatarei tühjendusvõimsus -20 °C juures võib ulatuda ainult 67,38%ni normaaltemperatuurist. mahutavus, samas nikkel koobalt mangaan kolm Aku võib ulatuda 70,1%.Du Xiaoli jt leidsid, et liitiummangaanoksiidi aku võib saavutada -20 °C juures 83% normaalsest temperatuurist.

※ Kõrge sulamistemperatuuriga lahusti

Kõrge sulamistemperatuuriga lahusti olemasolu tõttu elektrolüüdi segalahustis suureneb liitiumioonaku elektrolüüdi viskoossus madala temperatuuriga keskkonnas ja kui temperatuur on liiga madal, tekib elektrolüüdi tahkumise nähtus, mille tulemusena väheneb liitiumioonide transpordikiirus elektrolüüdis.

※ Liitiumioonide difusioonikiirus

Liitiumioonide difusioonikiirus grafiidianoodis langeb madala temperatuuriga keskkonnas.Xiang Yu süsteem uuris grafiitanoodi mõju liitium-ioonaku tühjenemisele madalal temperatuuril ja tegi ettepaneku, et liitiumioonaku laengu-migratsioonitakistus suureneb madala temperatuuriga keskkonnas, mis viib liitiumioonide difusiooni vähenemiseni. kiirus grafiitanoodis, mis mõjutab liitiumioonaku toimivust madalal temperatuuril.oluline põhjus.

※ SEI film

Madala temperatuuriga keskkonnas on liitiumioonaku negatiivse elektroodi SEI-kile paksenenud ja SEI-kile impedantsi suurenemine viib liitiumioonide juhtivuse vähenemiseni SEI-kiles.Lõpuks laaditakse ja tühjendatakse liitiumioonakut madala temperatuuriga keskkonnas, et moodustada polarisatsioon, mis vähendab laadimise ja tühjenemise tõhusust.

※ T o võta kokku

Praegu mõjutavad liitiumioonakude madala temperatuuriga jõudlust paljud tegurid, näiteks positiivse elektroodi struktuur, liitiumioonide migratsioonikiirus aku erinevates osades, SEI kile paksus ja keemiline koostis ning valik. liitiumisoolade ja lahustite sisaldus elektrolüüdis.

Madala temperatuuri jõudlus piirab kasutamist liitium-ioonakud elektrisõidukite, sõjatööstuse ja ekstreemsete keskkondade valdkonnas.Suurepärase madalal temperatuuril toimivate liitiumioonakude väljatöötamine on turul kiireloomuline nõudlus.