Quels sont les facteurs qui affectent les performances à basse température des batteries lithium-ion ?

Avec le développement rapide de batteries lithium-ion dans le domaine des véhicules électriques et de l'industrie militaire, les performances à basse température ne peuvent pas s'adapter aux conditions météorologiques particulières à basse température ou aux défauts environnementaux extrêmes. Dans des conditions de basse température, la capacité de décharge effective et l'énergie de décharge effective des batteries lithium-ion seront considérablement réduites, et en même temps, il est presque impossible de charger dans un environnement inférieur à -10 °C, ce qui limite sérieusement l'application du lithium. -batteries ioniques.

Facteurs affectant les performances à basse température de batteries lithium-ion

La batterie lithium-ion est principalement composée d'un matériau d'électrode positive, d'un matériau d'électrode négative, d'un séparateur et d'un électrolyte. Batteries lithium-ion dans un environnement à basse température se caractérisent par une chute de la plate-forme de tension de décharge, une faible capacité de décharge, une décroissance rapide de la capacité et de mauvaises performances de débit. Les principaux facteurs qui limitent les performances à basse température des batteries lithium-ion sont les suivants :

※ Structure de l'électrode positive

La structure tridimensionnelle du matériau de l'électrode positive limite le taux de diffusion des ions lithium, et l'effet est particulièrement évident à basse température. Les matériaux cathodiques des batteries lithium-ion comprennent le phosphate de fer lithium commercial, les matériaux ternaires nickel-cobalt-manganèse, le manganate de lithium, l'oxyde de lithium-cobalt, etc., et comprennent également des matériaux cathodiques haute tension tels que l'oxyde de lithium-nickel-manganèse et le phosphate de lithium-fer-manganèse en cours de développement. scène. , le phosphate de lithium vanadium et similaires. Différents matériaux d'électrode positive ont des structures tridimensionnelles différentes. Actuellement, les matériaux d'électrode positive utilisés comme batteries de puissance pour les véhicules électriques sont principalement le phosphate de fer lithium, les matériaux ternaires nickel-cobalt-manganèse et le manganate de lithium. Wu Wendi et al ont étudié les performances de décharge de la batterie au lithium fer phosphate et de la batterie ternaire nickel cobalt manganèse à -20 ° C. Il a été constaté que la capacité de décharge de la batterie au lithium fer phosphate à -20 ° C ne peut atteindre que 67,38 % de la température normale. capacité, tandis que le nickel cobalt manganèse trois La batterie peut atteindre 70,1 %. Du Xiaoli et al ont découvert que la batterie au lithium-oxyde de manganèse peut atteindre 83 % de sa capacité à température normale à -20 °C.

※ Solvant à point de fusion élevé

En raison de la présence d'un solvant à point de fusion élevé dans le solvant mixte d'électrolyte, la viscosité de l'électrolyte de la batterie lithium-ion augmente dans un environnement à basse température, et lorsque la température est trop basse, le phénomène de solidification de l'électrolyte se produit, entraînant une diminution de le taux de transport des ions lithium dans l’électrolyte.

※ Taux de diffusion des ions lithium

Le taux de diffusion des ions lithium dans l'anode en graphite est réduit dans un environnement à basse température. Le système Xiang Yu a étudié l'effet de l'anode en graphite sur les performances de décharge à basse température de la batterie lithium-ion et a proposé que la résistance à la migration de charge de la batterie lithium-ion augmente dans un environnement à basse température, ce qui entraîne une diminution de la diffusion des ions lithium. Taux dans l'anode en graphite, ce qui affecte les performances à basse température de la batterie lithium-ion. raison importante.

※ Film SEI

Dans un environnement à basse température, le film SEI de l'électrode négative de la batterie lithium-ion est épaissi et l'augmentation de l'impédance du film SEI entraîne une diminution du taux de conduction des ions lithium dans le film SEI. Enfin, la batterie lithium-ion est chargée et déchargée dans un environnement à basse température pour former une polarisation afin de réduire l'efficacité de charge et de décharge.

※T o résumer

À l'heure actuelle, de nombreux facteurs affectent les performances à basse température des batteries lithium-ion, tels que la structure de l'électrode positive, le taux de migration des ions lithium dans diverses parties de la batterie, l'épaisseur et la composition chimique du film SEI et la sélection. de sels de lithium et de solvants dans l'électrolyte.

Les performances à basse température limitent l’application de batteries lithium-ion dans le domaine des véhicules électriques, de l'industrie militaire et des environnements extrêmes. Le développement de batteries lithium-ion offrant d’excellentes performances à basse température constitue une demande urgente sur le marché.