Jakie czynniki wpływają na działanie akumulatorów litowo-jonowych w niskich temperaturach?

Wraz z szybkim rozwojem akumulatory litowo-jonowe w dziedzinie pojazdów elektrycznych i przemysłu wojskowego działanie w niskich temperaturach nie może dostosować się do specjalnych warunków pogodowych w niskich temperaturach lub ekstremalnych wad środowiskowych. W warunkach niskiej temperatury efektywna pojemność rozładowania i efektywna energia rozładowania akumulatorów litowo-jonowych zostaną znacznie zmniejszone, a jednocześnie ładowanie w środowisku poniżej -10°C będzie prawie niemożliwe, co poważnie ogranicza zastosowanie litu -baterie jonowe.

Czynniki wpływające na działanie niskotemperaturowe akumulatory litowo-jonowe

Bateria litowo-jonowa składa się głównie z materiału elektrody dodatniej, materiału elektrody ujemnej, separatora i elektrolitu. Baterie litowo-jonowe w środowisku o niskiej temperaturze charakteryzują się spadkiem napięcia rozładowania, niską pojemnością rozładowania, szybkim spadkiem pojemności i słabą wydajnością. Główne czynniki ograniczające działanie akumulatorów litowo-jonowych w niskich temperaturach są następujące:

※ Dodatnia struktura elektrody

Trójwymiarowa struktura materiału elektrody dodatniej ogranicza szybkość dyfuzji jonów litu, a efekt jest szczególnie widoczny w niskich temperaturach. Materiały katodowe akumulatorów litowo-jonowych obejmują dostępny w handlu fosforan litowo-żelazowy, trójskładnikowe materiały niklowo-kobaltowo-manganowe, manganian litu, tlenek litowo-kobaltowy itp., a także obejmują materiały katodowe wysokiego napięcia, takie jak tlenek litowo-niklowo-manganowy i fosforan litowo-żelazowo-manganowy w fazie rozwoju scena. , fosforan litowo-wanadowy i tym podobne. Różne materiały elektrod dodatnich mają różne struktury trójwymiarowe. Obecnie materiałami elektrody dodatniej stosowanymi w akumulatorach zasilających pojazdy elektryczne są głównie fosforan litowo-żelazowy, trójskładnikowe materiały niklowo-kobaltowo-manganowe i manganian litu. Wu Wendi i in. zbadali wydajność rozładowania akumulatora litowo-żelazowo-fosforanowego i trójskładnikowego akumulatora niklowo-kobaltowo-manganowego w temperaturze -20°C. Stwierdzono, że pojemność rozładowania akumulatora litowo-żelazowo-fosforanowego w temperaturze -20°C może osiągnąć jedynie 67,38% normalnej temperatury pojemność, podczas gdy nikiel, kobalt, mangan trzy Bateria może osiągnąć 70,1%. Du Xiaoli i in. odkryli, że akumulator litowo-manganowy może osiągnąć 83% normalnej pojemności w temperaturze -20°C.

※ Rozpuszczalnik o wysokiej temperaturze topnienia

Ze względu na obecność rozpuszczalnika o wysokiej temperaturze topnienia w mieszanym rozpuszczalniku elektrolitu, lepkość elektrolitu akumulatora litowo-jonowego wzrasta w środowisku o niskiej temperaturze, a gdy temperatura jest zbyt niska, zachodzi zjawisko krzepnięcia elektrolitu, co powoduje zmniejszenie szybkość transportu jonów litu w elektrolicie.

※ Szybkość dyfuzji jonów litu

Szybkość dyfuzji jonów litu w anodzie grafitowej zmniejsza się w środowisku o niskiej temperaturze. System Xiang Yu zbadał wpływ anody grafitowej na wydajność rozładowania akumulatora litowo-jonowego w niskiej temperaturze i zaproponował, że rezystancja migracji ładunku akumulatora litowo-jonowego wzrasta w środowisku o niskiej temperaturze, co prowadzi do zmniejszenia dyfuzji jonów litu szybkość w anodzie grafitowej, która wpływa na działanie akumulatora litowo-jonowego w niskich temperaturach. ważny powód.

※ Film SEI

W środowisku o niskiej temperaturze warstwa SEI elektrody ujemnej akumulatora litowo-jonowego ulega pogrubieniu, a wzrost impedancji warstwy SEI prowadzi do zmniejszenia szybkości przewodzenia jonów litu w warstwie SEI. Na koniec akumulator litowo-jonowy jest ładowany i rozładowywany w środowisku o niskiej temperaturze, tworząc polaryzację, która zmniejsza wydajność ładowania i rozładowywania.

※ T podsumowując

Obecnie na działanie akumulatorów litowo-jonowych w niskich temperaturach wpływa wiele czynników, takich jak struktura elektrody dodatniej, szybkość migracji jonów litu w różnych częściach akumulatora, grubość i skład chemiczny folii SEI oraz dobór soli litu i rozpuszczalników w elektrolicie.

Wydajność w niskiej temperaturze ogranicza zastosowanie akumulatory litowo-jonowe w dziedzinie pojazdów elektrycznych, przemysłu wojskowego i środowisk ekstremalnych. Rozwój akumulatorów litowo-jonowych o doskonałej wydajności w niskich temperaturach jest pilnym zapotrzebowaniem na rynku.