Quali sono i fattori che influenzano le prestazioni a bassa temperatura delle batterie agli ioni di litio?

Con il rapido sviluppo di batterie agli ioni di litio nel campo dei veicoli elettrici e dell'industria militare, le prestazioni a bassa temperatura non possono adattarsi alle condizioni climatiche speciali a bassa temperatura o ai difetti ambientali estremi. In condizioni di bassa temperatura, la capacità di scarica effettiva e l'energia di scarica effettiva delle batterie agli ioni di litio saranno significativamente ridotte e allo stesso tempo sarà quasi impossibile caricare in un ambiente inferiore a -10 °C, il che limita seriamente l'applicazione del litio -batterie agli ioni.

Fattori che influenzano le prestazioni a bassa temperatura di batterie agli ioni di litio

La batteria agli ioni di litio è composta principalmente da un materiale per elettrodi positivi, un materiale per elettrodi negativi, un separatore e un elettrolita. Batterie agli ioni di litio in un ambiente a bassa temperatura sono caratterizzati da un calo nella piattaforma della tensione di scarica, una bassa capacità di scarica, un rapido decadimento della capacità e scarse prestazioni di velocità. I principali fattori che limitano le prestazioni a bassa temperatura delle batterie agli ioni di litio sono i seguenti:

※ Struttura dell'elettrodo positivo

La struttura tridimensionale del materiale dell'elettrodo positivo limita la velocità di diffusione degli ioni di litio e l'effetto è particolarmente evidente alle basse temperature. I materiali catodici delle batterie agli ioni di litio includono fosfato di litio ferro commerciale, materiali ternari al nichel cobalto manganese, manganato di litio, ossido di litio cobalto, ecc., e includono anche materiali catodici ad alta tensione come ossido di litio nichel manganese e fosfato di litio ferro manganese nello sviluppo palcoscenico. , fosfato di litio vanadio e simili. Diversi materiali degli elettrodi positivi hanno strutture tridimensionali diverse. Attualmente, i materiali degli elettrodi positivi utilizzati come batterie di alimentazione per i veicoli elettrici sono principalmente fosfato di litio ferro, materiali ternari al nichel cobalto manganese e manganato di litio. Wu Wendi et al hanno studiato le prestazioni di scarica della batteria al litio ferro fosfato e della batteria ternaria al nichel cobalto manganese a -20 ° C. È stato riscontrato che la capacità di scarica della batteria al litio ferro fosfato a -20 ° C può raggiungere solo il 67,38% della temperatura normale capacità, mentre nichel cobalto manganese tre La batteria può raggiungere il 70,1%. Du Xiaoli e colleghi hanno scoperto che la batteria al litio e ossido di manganese può raggiungere l'83% della normale capacità di temperatura a -20 °C.

※ Solvente ad alto punto di fusione

A causa della presenza di un solvente ad alto punto di fusione nel solvente miscelato con l'elettrolita, la viscosità dell'elettrolita della batteria agli ioni di litio aumenta in un ambiente a bassa temperatura e quando la temperatura è troppo bassa si verifica il fenomeno di solidificazione dell'elettrolita, con conseguente diminuzione della temperatura la velocità di trasporto degli ioni di litio nell'elettrolita.

※ Velocità di diffusione degli ioni di litio

La velocità di diffusione degli ioni di litio nell'anodo di grafite si riduce in un ambiente a bassa temperatura. Il sistema Xiang Yu ha studiato l'effetto dell'anodo di grafite sulle prestazioni di scarica a bassa temperatura della batteria agli ioni di litio e ha proposto che la resistenza alla migrazione della carica della batteria agli ioni di litio aumenta in ambienti a bassa temperatura, il che porta alla diminuzione della diffusione degli ioni di litio velocità nell'anodo di grafite, che influisce sulle prestazioni a bassa temperatura della batteria agli ioni di litio. motivo importante.

※ Film SEI

In un ambiente a bassa temperatura, la pellicola SEI dell'elettrodo negativo della batteria agli ioni di litio è ispessita e l'aumento dell'impedenza della pellicola SEI porta ad una diminuzione della velocità di conduzione degli ioni di litio nella pellicola SEI. Infine, la batteria agli ioni di litio viene caricata e scaricata in un ambiente a bassa temperatura per formare una polarizzazione e ridurre l'efficienza di carica e scarica.

※ T o riassumere

Attualmente, molti fattori influenzano le prestazioni a bassa temperatura delle batterie agli ioni di litio, come la struttura dell'elettrodo positivo, il tasso di migrazione degli ioni di litio in varie parti della batteria, lo spessore e la composizione chimica del film SEI e la selezione di sali di litio e solventi nell'elettrolita.

Le prestazioni a bassa temperatura limitano l'applicazione di batterie agli ioni di litio nel campo dei veicoli elettrici, dell’industria militare e degli ambienti estremi. Lo sviluppo di batterie agli ioni di litio con eccellenti prestazioni a basse temperature è una richiesta urgente nel mercato.