อะไรคือปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน?

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ในด้านยานยนต์ไฟฟ้าและอุตสาหกรรมการทหาร ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำไม่สามารถปรับให้เข้ากับสภาพอากาศที่มีอุณหภูมิต่ำเป็นพิเศษหรือข้อบกพร่องด้านสิ่งแวดล้อมที่รุนแรงได้ ภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ ความสามารถในการคายประจุที่มีประสิทธิภาพและพลังงานการคายประจุที่มีประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะลดลงอย่างมาก และในขณะเดียวกัน แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะชาร์จในสภาพแวดล้อมที่ต่ำกว่า -10 °C ซึ่งเป็นการจำกัดการใช้ลิเธียมอย่างจริงจัง -แบตเตอรี่ไอออน

ปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำของ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่ประกอบด้วยวัสดุอิเล็กโทรดบวก วัสดุอิเล็กโทรดลบ ตัวคั่น และอิเล็กโทรไลต์ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำจะมีลักษณะเฉพาะคือแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าคายประจุลดลง ความสามารถในการคายประจุต่ำ การสลายตัวของความจุอย่างรวดเร็ว และประสิทธิภาพในอัตราต่ำ ปัจจัยหลักที่จำกัดประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีดังต่อไปนี้:

- โครงสร้างอิเล็กโทรดบวก

โครงสร้างสามมิติของวัสดุอิเล็กโทรดบวกจำกัดอัตราการแพร่กระจายของลิเธียมไอออน และผลกระทบจะเห็นได้ชัดโดยเฉพาะที่อุณหภูมิต่ำ วัสดุแคโทดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ได้แก่ ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตในเชิงพาณิชย์ วัสดุไตรภาคนิกเกิลโคบอลต์แมงกานีส ลิเธียมแมงกาเนต ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ ฯลฯ และยังรวมถึงวัสดุแคโทดไฟฟ้าแรงสูงเช่นลิเธียมนิกเกิลแมงกานีสออกไซด์และลิเธียมเหล็กแมงกานีสฟอสเฟตในการพัฒนา เวที. ลิเธียมวานาเดียมฟอสเฟตและอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน วัสดุอิเล็กโทรดบวกที่แตกต่างกันมีโครงสร้างสามมิติที่แตกต่างกัน ปัจจุบัน วัสดุอิเล็กโทรดบวกที่ใช้เป็นแบตเตอรี่พลังงานสำหรับยานพาหนะไฟฟ้าส่วนใหญ่เป็นลิเธียมเหล็กฟอสเฟต วัสดุไตรภาคนิกเกิลโคบอลต์แมงกานีส และลิเธียมแมงกาเนต Wu Wendi และคณะได้ศึกษาประสิทธิภาพการคายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตและแบตเตอรี่แบบไตรภาคนิกเกิลโคบอลต์แมงกานีสที่อุณหภูมิ -20 ° C พบว่าความสามารถในการคายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตที่อุณหภูมิ -20 ° C สามารถเข้าถึงได้เพียง 67.38% ของอุณหภูมิปกติเท่านั้น ความจุในขณะที่นิกเกิลโคบอลต์แมงกานีสสามแบตเตอรี่สามารถเข้าถึง 70.1% Du Xiaoli และคณะพบว่าแบตเตอรี่ลิเธียมแมงกานีสออกไซด์สามารถจุได้ถึง 83% ของความจุอุณหภูมิปกติที่ -20 °C

- ตัวทำละลายที่มีจุดหลอมเหลวสูง

เนื่องจากมีตัวทำละลายจุดหลอมเหลวสูงในตัวทำละลายผสมอิเล็กโทรไลต์ ความหนืดของอิเล็กโทรไลต์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะเพิ่มขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ และเมื่ออุณหภูมิต่ำเกินไป ปรากฏการณ์การแข็งตัวของอิเล็กโทรไลต์จะเกิดขึ้น ส่งผลให้การลดลงของ อัตราการขนส่งของลิเธียมไอออนในอิเล็กโทรไลต์

- อัตราการแพร่กระจายของลิเธียมไอออน

อัตราการแพร่กระจายของลิเธียมไอออนในขั้วบวกกราไฟท์จะลดลงในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ ระบบ Xiang Yu ศึกษาผลกระทบของขั้วบวกกราไฟท์ต่อประสิทธิภาพการคายประจุที่อุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน และเสนอว่าความต้านทานการโยกย้ายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะเพิ่มขึ้นภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ ซึ่งนำไปสู่การลดลงของการแพร่กระจายของลิเธียมไอออน อัตราในขั้วบวกกราไฟท์ ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เหตุผลสำคัญ

- ภาพยนตร์ SEI

ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ ฟิล์ม SEI ของอิเล็กโทรดเชิงลบของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะหนาขึ้น และการเพิ่มขึ้นของความต้านทานของฟิล์ม SEI ส่งผลให้อัตราการนำลิเธียมไอออนในฟิล์ม SEI ลดลง สุดท้าย แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะถูกชาร์จและคายประจุในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำเพื่อสร้างโพลาไรซ์เพื่อลดประสิทธิภาพการชาร์จและคายประจุ

※ ต สรุป

ในปัจจุบัน มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่อุณหภูมิต่ำ เช่น โครงสร้างของอิเล็กโทรดบวก อัตราการย้ายของลิเธียมไอออนในส่วนต่างๆ ของแบตเตอรี่ ความหนาและองค์ประกอบทางเคมีของฟิล์ม SEI และการเลือก ของเกลือลิเธียมและตัวทำละลายในอิเล็กโทรไลต์

ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำจำกัดการใช้งานของ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ในด้านยานพาหนะไฟฟ้า อุตสาหกรรมการทหาร และสภาพแวดล้อมที่รุนแรง การพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำเป็นเลิศถือเป็นความต้องการเร่งด่วนในตลาด