Aké sú faktory, ktoré ovplyvňujú výkon lítium-iónových batérií pri nízkych teplotách?

S rýchlym rozvojom lítium-iónové batérie v oblasti elektrických vozidiel a vojenského priemyslu sa nízkoteplotný výkon nedokáže prispôsobiť špeciálnemu nízkoteplotnému počasiu alebo extrémnym environmentálnym defektom.V podmienkach nízkej teploty sa efektívna vybíjacia kapacita a efektívna vybíjacia energia lítium-iónových batérií výrazne zníži a zároveň je takmer nemožné nabíjať v prostredí pod -10 °C, čo vážne obmedzuje aplikáciu lítia - iónové batérie.

Faktory ovplyvňujúce výkon pri nízkych teplotách lítium-iónové batérie

Lítium-iónová batéria sa skladá hlavne z materiálu kladnej elektródy, materiálu zápornej elektródy, separátora a elektrolytu. Lítium-iónové batérie v prostredí s nízkou teplotou sú charakterizované poklesom platformy vybíjacieho napätia, nízkou kapacitou vybíjania, rýchlym poklesom kapacity a nízkou rýchlosťou.Hlavné faktory, ktoré obmedzujú výkon lítium-iónových batérií pri nízkych teplotách, sú nasledujúce:

※ Pozitívna štruktúra elektródy

Trojrozmerná štruktúra materiálu kladnej elektródy obmedzuje rýchlosť difúzie lítiových iónov a účinok je zrejmý najmä pri nízkych teplotách.Katódové materiály lítium-iónových batérií zahŕňajú komerčný fosforečnan lítium-železo, nikel-kobalt-mangánové ternárne materiály, manganát lítny, oxid kobaltnatý lítny atď. etapa.fosforečnan lítno-vanádový a podobne.Rôzne materiály kladných elektród majú rôzne trojrozmerné štruktúry.V súčasnosti sú kladné elektródové materiály používané ako napájacie batérie pre elektrické vozidlá hlavne fosforečnan lítno-železitý, nikel-kobalt-mangánové ternárne materiály a manganistan lítny.Wu Wendi et al študovali vybíjací výkon lítium-železo-fosfátovej batérie a nikel-kobalt-mangánovej ternárnej batérie pri -20 °C. Zistilo sa, že vybíjacia kapacita lítium-železo-fosfátovej batérie pri -20 °C môže dosiahnuť iba 67,38 % normálnej teploty kapacita, zatiaľ čo nikel kobalt mangán tri Batéria môže dosiahnuť 70,1%.Du Xiaoli et al zistili, že lítium-mangánová batéria môže dosiahnuť 83 % normálnej teplotnej kapacity pri -20 °C.

※ Rozpúšťadlo s vysokou teplotou topenia

V dôsledku prítomnosti rozpúšťadla s vysokou teplotou topenia v rozpúšťadle so zmesou elektrolytov sa viskozita elektrolytu lítium-iónovej batérie v prostredí s nízkou teplotou zvyšuje a keď je teplota príliš nízka, dochádza k javu tuhnutia elektrolytu, čo vedie k zníženiu rýchlosť transportu lítiových iónov v elektrolyte.

※ Rýchlosť difúzie lítnych iónov

Rýchlosť difúzie lítiových iónov v grafitovej anóde je znížená v prostredí s nízkou teplotou.Systém Xiang Yu študoval vplyv grafitovej anódy na nízkoteplotný vybíjací výkon lítium-iónovej batérie a navrhol, že odpor migrácie lítium-iónovej batérie sa zvyšuje v prostredí s nízkou teplotou, čo vedie k zníženiu difúzie lítium-iónových batérií. rýchlosť v grafitovej anóde, ktorá ovplyvňuje výkon lítium-iónovej batérie pri nízkych teplotách.dôležitý dôvod.

※ film SEI

V prostredí s nízkou teplotou je film SEI negatívnej elektródy lítium-iónovej batérie zosilnený a zvýšenie impedancie filmu SEI vedie k zníženiu rýchlosti vodivosti lítiových iónov vo filme SEI.Nakoniec sa lítium-iónová batéria nabíja a vybíja v prostredí s nízkou teplotou, aby sa vytvorila polarizácia na zníženie účinnosti nabíjania a vybíjania.

※ T o zhrnúť

V súčasnosti veľa faktorov ovplyvňuje nízkoteplotný výkon lítium-iónových batérií, ako je štruktúra kladnej elektródy, rýchlosť migrácie lítiových iónov v rôznych častiach batérie, hrúbka a chemické zloženie filmu SEI a výber. lítiových solí a rozpúšťadiel v elektrolyte.

Nízkoteplotný výkon obmedzuje aplikáciu lítium-iónové batérie v oblasti elektrických vozidiel, vojenského priemyslu a extrémnych prostredí.Vývoj lítium-iónových batérií s vynikajúcim výkonom pri nízkych teplotách je naliehavou požiadavkou na trhu.