Kateri so dejavniki, ki vplivajo na delovanje litij-ionskih baterij pri nizkih temperaturah?

S hitrim razvojem litij-ionske baterije na področju električnih vozil in vojaške industrije se delovanje pri nizkih temperaturah ne more prilagoditi posebnim vremenskim razmeram pri nizkih temperaturah ali ekstremnim okvaram okolja.Pri nizkih temperaturah se efektivna zmogljivost praznjenja in učinkovita energija praznjenja litij-ionskih baterij bistveno zmanjšata, hkrati pa je skoraj nemogoče polniti v okolju pod -10 °C, kar resno omejuje uporabo litija -ionske baterije.

Dejavniki, ki vplivajo na delovanje pri nizkih temperaturah litij-ionske baterije

Litij-ionska baterija je v glavnem sestavljena iz materiala pozitivne elektrode, materiala negativne elektrode, separatorja in elektrolita. Litij-ionske baterije v nizkotemperaturnem okolju so značilni padec platforme praznjenja napetosti, nizka zmogljivost praznjenja, hiter upad zmogljivosti in slaba hitrost.Glavni dejavniki, ki omejujejo delovanje litij-ionskih baterij pri nizkih temperaturah, so naslednji:

※ Struktura pozitivne elektrode

Tridimenzionalna struktura materiala pozitivne elektrode omejuje hitrost difuzije litijevih ionov, učinek pa je še posebej očiten pri nizkih temperaturah.Katodni materiali litij-ionskih baterij vključujejo komercialne litij-železov fosfat, nikelj-kobalt-mangan ternarne materiale, litijev manganat, litij-kobaltov oksid itd., v razvoj pa vključujejo tudi visokonapetostne katodne materiale, kot sta litij-nikelj-manganov oksid in litij-železov manganov fosfat. stopnja., litijev vanadijev fosfat ipd.Različni materiali pozitivnih elektrod imajo različne tridimenzionalne strukture.Trenutno so materiali pozitivnih elektrod, ki se uporabljajo kot napajalne baterije za električna vozila, v glavnem litijev železov fosfat, trikomponentni materiali nikelj kobalt mangan in litijev manganat.Wu Wendi in drugi so preučevali zmogljivost praznjenja litij-železo-fosfatne baterije in nikelj-kobalt-manganove ternarne baterije pri -20 °C. Ugotovljeno je bilo, da lahko praznjenje litij-železo-fosfatne baterije pri -20 °C doseže le 67,38 % normalne temperature zmogljivost, medtem ko nikelj kobalt mangan tri Baterija lahko doseže 70,1 %.Du Xiaoli in drugi so ugotovili, da lahko litij-manganova oksidna baterija doseže 83 % običajne temperaturne zmogljivosti pri -20 °C.

※ Topilo z visokim tališčem

Zaradi prisotnosti topila z visokim tališčem v topilu z mešanico elektrolitov se viskoznost elektrolita litij-ionske baterije poveča v okolju z nizko temperaturo, in ko je temperatura prenizka, pride do pojava strjevanja elektrolita, kar povzroči zmanjšanje hitrost transporta litijevih ionov v elektrolitu.

※ Hitrost difuzije litijevega iona

Hitrost difuzije litijevih ionov v grafitni anodi se zmanjša v okolju z nizko temperaturo.Sistem Xiang Yu je proučeval učinek grafitne anode na nizkotemperaturno praznjenje litij-ionske baterije in predlagal, da se odpornost litij-ionske baterije proti migraciji poveča v okolju z nizko temperaturo, kar vodi do zmanjšanja difuzije litij-ionov hitrost v grafitni anodi, ki vpliva na delovanje litij-ionske baterije pri nizkih temperaturah.pomemben razlog.

※ SEI film

V nizkotemperaturnem okolju je film SEI negativne elektrode litij-ionske baterije odebeljen, povečanje impedance filma SEI pa povzroči zmanjšanje prevodne hitrosti litijevih ionov v filmu SEI.Končno se litij-ionska baterija polni in prazni v okolju z nizko temperaturo, da nastane polarizacija, ki zmanjša učinkovitost polnjenja in praznjenja.

※ T o povzeti

Trenutno veliko dejavnikov vpliva na delovanje litij-ionskih baterij pri nizkih temperaturah, kot so struktura pozitivne elektrode, stopnja migracije litijevih ionov v različnih delih baterije, debelina in kemična sestava filma SEI ter izbira litijevih soli in topil v elektrolitu.

Delovanje pri nizkih temperaturah omejuje uporabo litij-ionske baterije na področju električnih vozil, vojaške industrije in ekstremnih okolij.Razvoj litij-ionskih baterij z odlično zmogljivostjo pri nizkih temperaturah je nujno povpraševanje na trgu.