Quais são os fatores que afetam o desempenho em baixas temperaturas das baterias de íon de lítio?

Com o rápido desenvolvimento baterias de íon de lítio no campo de veículos elétricos e da indústria militar, o desempenho em baixa temperatura não pode se adaptar ao clima especial de baixa temperatura ou a defeitos ambientais extremos. Sob condições de baixa temperatura, a capacidade efetiva de descarga e a energia efetiva de descarga das baterias de íons de lítio serão significativamente reduzidas e, ao mesmo tempo, é quase impossível carregar em ambientes abaixo de -10 °C, o que restringe seriamente a aplicação de lítio -baterias de íons.

Fatores que afetam o desempenho em baixa temperatura de baterias de íon de lítio

A bateria de íon de lítio é composta principalmente de um material de eletrodo positivo, um material de eletrodo negativo, um separador e um eletrólito. Baterias de íon de lítio em um ambiente de baixa temperatura são caracterizados por uma queda na plataforma de tensão de descarga, baixa capacidade de descarga, rápida queda de capacidade e baixo desempenho de taxa. Os principais fatores que restringem o desempenho em baixas temperaturas das baterias de íon de lítio são os seguintes:

※ Estrutura do eletrodo positivo

A estrutura tridimensional do material do eletrodo positivo restringe a taxa de difusão dos íons de lítio, e o efeito é especialmente óbvio em baixas temperaturas. Os materiais catódicos das baterias de íon de lítio incluem fosfato de ferro-lítio comercial, materiais ternários de níquel-cobalto-manganês, manganato de lítio, óxido de cobalto-lítio, etc., e também incluem materiais catódicos de alta tensão, como óxido de lítio-níquel-manganês e fosfato de manganês-lítio-ferro no desenvolvimento. estágio. , fosfato de lítio-vanádio e semelhantes. Diferentes materiais de eletrodos positivos possuem diferentes estruturas tridimensionais. Atualmente, os materiais de eletrodo positivo usados ​​​​como baterias de energia para veículos elétricos são principalmente fosfato de ferro-lítio, materiais ternários de níquel-cobalto-manganês e manganato de lítio. Wu Wendi et al estudaram o desempenho de descarga da bateria de fosfato de ferro-lítio e da bateria ternária de níquel-cobalto-manganês a -20 ° C. Verificou-se que a capacidade de descarga da bateria de fosfato de ferro-lítio a -20 ° C só pode atingir 67,38% da temperatura normal capacidade, enquanto níquel cobalto manganês três A bateria pode chegar a 70,1%. Du Xiaoli et al descobriram que a bateria de óxido de manganês de lítio pode atingir 83% da capacidade normal de temperatura a -20 °C.

※ Solvente de alto ponto de fusão

Devido à presença de um solvente de alto ponto de fusão no solvente misturado com eletrólito, a viscosidade do eletrólito da bateria de íon de lítio aumenta em um ambiente de baixa temperatura e, quando a temperatura é muito baixa, ocorre o fenômeno de solidificação do eletrólito, resultando em uma diminuição na a taxa de transporte de íons de lítio no eletrólito.

※ Taxa de difusão de íons de lítio

A taxa de difusão dos íons de lítio no ânodo de grafite é reduzida em um ambiente de baixa temperatura. O sistema Xiang Yu estudou o efeito do ânodo de grafite no desempenho de descarga em baixa temperatura da bateria de íons de lítio e propôs que a resistência à migração de carga da bateria de íons de lítio aumenta em ambiente de baixa temperatura, o que leva à diminuição da difusão de íons de lítio taxa no ânodo de grafite, o que afeta o desempenho em baixa temperatura da bateria de íons de lítio. motivo importante.

※ Filme SEI

No ambiente de baixa temperatura, o filme SEI do eletrodo negativo da bateria de íons de lítio fica mais espesso e o aumento da impedância do filme SEI leva a uma diminuição na taxa de condução dos íons de lítio no filme SEI. Finalmente, a bateria de íon de lítio é carregada e descarregada em um ambiente de baixa temperatura para formar uma polarização que reduz a eficiência de carga e descarga.

※T ó resumindo

Atualmente, muitos fatores afetam o desempenho em baixas temperaturas das baterias de íon de lítio, como a estrutura do eletrodo positivo, a taxa de migração dos íons de lítio em várias partes da bateria, a espessura e a composição química do filme SEI e a seleção de sais de lítio e solventes no eletrólito.

O desempenho em baixas temperaturas limita a aplicação de baterias de íon de lítio na área de veículos elétricos, indústria militar e ambientes extremos. O desenvolvimento de baterias de íon-lítio com excelente desempenho em baixas temperaturas é uma demanda urgente no mercado.