Какие факторы влияют на низкотемпературные характеристики литий-ионных аккумуляторов?

В связи с быстрым развитием литий-ионные аккумуляторы в области электромобилей и военной промышленности низкотемпературные характеристики не могут адаптироваться к особой низкотемпературной погоде или экстремальным дефектам окружающей среды. В условиях низких температур эффективная разрядная емкость и эффективная энергия разряда литий-ионных аккумуляторов будут существенно снижаться, при этом зарядка в окружающей среде ниже -10 °С практически невозможна, что серьезно ограничивает применение литиевых аккумуляторов. -ионные аккумуляторы.

Факторы, влияющие на низкотемпературные характеристики литий-ионные аккумуляторы

Литий-ионный аккумулятор в основном состоит из материала положительного электрода, материала отрицательного электрода, сепаратора и электролита. Литий-ионные аккумуляторы в условиях низкой температуры характеризуются падением разрядного напряжения платформы, низкой разрядной емкостью, быстрым спадом емкости и плохими скоростными характеристиками. Основными факторами, ограничивающими работоспособность литий-ионных аккумуляторов при низких температурах, являются следующие:

※ Положительная структура электрода

Трехмерная структура материала положительного электрода ограничивает скорость диффузии ионов лития, причем эффект особенно очевиден при низких температурах. Катодные материалы литий-ионных аккумуляторов включают в себя коммерческий литий-железо-фосфат, тройные материалы никель-кобальт-марганец, манганат лития, оксид лития-кобальта и т. д., а также включают в себя катодные материалы высокого напряжения, такие как литий-никель-марганец-оксид и литий-железо-марганцево-фосфат в стадии разработки. этап. , фосфат лития-ванадия и т.п. Различные материалы положительных электродов имеют разную трехмерную структуру. В настоящее время материалы положительных электродов, используемые в качестве силовых батарей для электромобилей, представляют собой в основном фосфат лития-железа, тройные материалы никель-кобальт-марганец и манганат лития. Wu Wendi и др. изучали характеристики разряда литий-железо-фосфатной батареи и тройной никель-кобальт-марганцевой батареи при -20 ° C. Было обнаружено, что разрядная емкость литий-железо-фосфатной батареи при -20 ° C может достигать только 67,38% от нормальной температуры. емкость, в то время как никель-кобальт-марганец три. Батарея может достигать 70,1%. Ду Сяоли и др. обнаружили, что емкость литий-оксидно-марганцевой батареи может достигать 83% от нормальной температуры при температуре -20 °C.

※ Растворитель с высокой температурой плавления

Из-за присутствия растворителя с высокой температурой плавления в смешанном растворителе электролита вязкость электролита литий-ионного аккумулятора увеличивается в условиях низкой температуры, а когда температура слишком низкая, происходит явление затвердевания электролита, что приводит к снижению скорость транспорта ионов лития в электролите.

※ Скорость диффузии ионов лития

Скорость диффузии ионов лития в графитовом аноде снижается в условиях низкой температуры. Система Сян Юй изучила влияние графитового анода на характеристики низкотемпературного разряда литий-ионной батареи и предположила, что сопротивление миграции заряда литий-ионной батареи увеличивается в условиях низкой температуры, что приводит к уменьшению диффузии ионов лития. Скорость графитового анода, что влияет на низкотемпературные характеристики литий-ионного аккумулятора. важная причина.

※ SEI фильм

В условиях низкой температуры пленка SEI отрицательного электрода литий-ионного аккумулятора утолщается, а увеличение импеданса пленки SEI приводит к снижению скорости проводимости ионов лития в пленке SEI. Наконец, литий-ионный аккумулятор заряжается и разряжается в условиях низкой температуры, что приводит к образованию поляризации, снижающей эффективность зарядки и разрядки.

※ Т о подвести итог

В настоящее время на низкотемпературные характеристики литий-ионных аккумуляторов влияет множество факторов, таких как структура положительного электрода, скорость миграции ионов лития в различных частях аккумулятора, толщина и химический состав пленки SEI, а также выбор солей лития и растворителей в электролите.

Низкотемпературные характеристики ограничивают применение литий-ионные аккумуляторы в области электромобилей, военной промышленности и экстремальных условий. Разработка литий-ионных аккумуляторов с отличными низкотемпературными характеристиками является острой потребностью на рынке.