Koji su čimbenici koji utječu na performanse litij-ionskih baterija pri niskim temperaturama?

S brzim razvojem litij-ionske baterije u području električnih vozila i vojne industrije, performanse pri niskim temperaturama ne mogu se prilagoditi posebnom vremenu niske temperature ili ekstremnim kvarovima u okolišu.U uvjetima niskih temperatura, efektivni kapacitet pražnjenja i efektivna energija pražnjenja litij-ionskih baterija bit će značajno smanjeni, a istovremeno je gotovo nemoguće puniti u okruženju ispod -10 °C, što ozbiljno ograničava primjenu litija -ionske baterije.

Čimbenici koji utječu na rad na niskim temperaturama litij-ionske baterije

Litij-ionska baterija uglavnom se sastoji od materijala pozitivne elektrode, materijala negativne elektrode, separatora i elektrolita. Litij-ionske baterije u okolini s niskom temperaturom karakterizirani su padom platforme napona pražnjenja, niskim kapacitetom pražnjenja, brzim opadanjem kapaciteta i lošim performansama brzine.Glavni čimbenici koji ograničavaju performanse litij-ionskih baterija na niskim temperaturama su sljedeći:

※ Struktura pozitivne elektrode

Trodimenzionalna struktura materijala pozitivne elektrode ograničava brzinu difuzije litijevih iona, a učinak je posebno očit pri niskim temperaturama.Katodni materijali litij-ionskih baterija uključuju komercijalni litij željezo fosfat, nikal kobalt mangan ternarne materijale, litij manganat, litij kobalt oksid itd., a također uključuju visokonaponske katodne materijale kao što su litij nikal mangan oksid i litij željezo mangan fosfat u razvoju. pozornici., litij vanadij fosfat i slično.Različiti materijali pozitivnih elektroda imaju različite trodimenzionalne strukture.Trenutno su materijali pozitivnih elektroda koji se koriste kao baterije za električna vozila uglavnom litij željezo fosfat, nikal kobalt mangan ternarni materijali i litij manganat.Wu Wendi i suradnici proučavali su performanse pražnjenja litij željezo fosfatne baterije i nikal kobalt mangan ternarne baterije na -20 °C. Utvrđeno je da kapacitet pražnjenja litij željezo fosfatne baterije na -20 °C može doseći samo 67,38% normalne temperature kapacitet, dok nikal kobalt mangan tri Baterija može doseći 70,1%.Du Xiaoli i suradnici otkrili su da litij-mangan-oksidna baterija može doseći 83% normalnog temperaturnog kapaciteta na -20 °C.

※ Otapalo visokog tališta

Zbog prisutnosti otapala s visokim talištem u otapalu s mješavinom elektrolita, viskoznost elektrolita litij-ionske baterije povećava se u okruženju niske temperature, a kada je temperatura preniska, dolazi do fenomena skrućivanja elektrolita, što rezultira smanjenjem brzina transporta litijevih iona u elektrolitu.

※ Brzina difuzije litij-iona

Brzina difuzije litijevih iona u grafitnoj anodi smanjuje se u okolini niske temperature.Sustav Xiang Yu proučavao je učinak grafitne anode na niskotemperaturno pražnjenje litij-ionske baterije i predložio da se otpor migracije naboja litij-ionske baterije povećava u okruženju niske temperature, što dovodi do smanjenja difuzije litij-iona brzina u grafitnoj anodi, što utječe na performanse litij-ionske baterije pri niskim temperaturama.važan razlog.

※ SEI film

U okruženju niske temperature, SEI film negativne elektrode litij-ionske baterije je zadebljan, a povećanje impedancije SEI filma dovodi do smanjenja brzine vodljivosti litijevih iona u SEI filmu.Konačno, litij-ionska baterija se puni i prazni u okruženju niske temperature kako bi se stvorila polarizacija koja smanjuje učinkovitost punjenja i pražnjenja.

※ T o sažeti

Trenutačno mnogi čimbenici utječu na performanse litij-ionskih baterija pri niskim temperaturama, poput strukture pozitivne elektrode, brzine migracije litijevih iona u različitim dijelovima baterije, debljine i kemijskog sastava SEI filma i odabira soli litija i otapala u elektrolitu.

Rad na niskim temperaturama ograničava primjenu litij-ionske baterije u području električnih vozila, vojne industrije i ekstremnih okruženja.Razvoj litij-ionskih baterija s izvrsnim performansama pri niskim temperaturama hitan je zahtjev na tržištu.