Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt độ thấp của pin lithium ion là gì?

Với sự phát triển nhanh chóng của pin lithium-ion trong lĩnh vực xe điện và công nghiệp quân sự, hiệu suất ở nhiệt độ thấp không thể thích ứng với thời tiết nhiệt độ thấp đặc biệt hoặc các khuyết tật môi trường khắc nghiệt. Trong điều kiện nhiệt độ thấp, khả năng xả hiệu quả và năng lượng xả hiệu quả của pin lithium-ion sẽ giảm đáng kể, đồng thời gần như không thể sạc trong môi trường dưới -10 ° C, điều này hạn chế nghiêm trọng việc ứng dụng lithium -pin ion.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt độ thấp của pin lithium ion

Pin lithium ion chủ yếu bao gồm vật liệu điện cực dương, vật liệu điện cực âm, chất phân tách và chất điện phân. Pin lithium-ion trong môi trường nhiệt độ thấp được đặc trưng bởi sự sụt giảm nền điện áp phóng điện, khả năng phóng điện thấp, suy giảm công suất nhanh và hiệu suất tốc độ kém. Các yếu tố chính hạn chế hiệu suất nhiệt độ thấp của pin lithium ion như sau:

※ Cấu trúc điện cực dương

Cấu trúc ba chiều của vật liệu điện cực dương hạn chế tốc độ khuếch tán của các ion lithium và hiệu ứng này đặc biệt rõ ràng ở nhiệt độ thấp. Các vật liệu catốt của pin lithium ion bao gồm lithium sắt photphat thương mại, vật liệu ternary mangan coban niken, lithium manganate, oxit lithium coban, v.v., và cũng bao gồm các vật liệu catốt điện áp cao như oxit mangan lithium niken và photphat mangan sắt lithium trong quá trình phát triển sân khấu. , lithium vanadi phosphate và các loại tương tự. Các vật liệu điện cực dương khác nhau có cấu trúc ba chiều khác nhau. Hiện nay, vật liệu điện cực dương được sử dụng làm pin điện cho xe điện chủ yếu là lithium iron phosphate, vật liệu ternary mangan coban niken và manganate lithium. Wu Wendi và cộng sự đã nghiên cứu hiệu suất phóng điện của pin lithium iron phosphate và pin ternary mangan coban niken ở -20 ° C. Người ta nhận thấy rằng khả năng phóng điện của pin lithium iron phosphate ở -20 ° C chỉ có thể đạt 67,38% nhiệt độ bình thường công suất, trong khi niken coban mangan ba pin có thể đạt 70,1%. Du Xiaoli và cộng sự phát hiện ra rằng pin lithium mangan oxit có thể đạt tới 83% công suất nhiệt độ bình thường ở -20 ° C.

※ Dung môi có điểm nóng chảy cao

Do sự hiện diện của dung môi có điểm nóng chảy cao trong dung môi hỗn hợp chất điện phân, độ nhớt của chất điện phân pin lithium ion tăng lên trong môi trường nhiệt độ thấp và khi nhiệt độ quá thấp, hiện tượng đông đặc chất điện phân xảy ra, dẫn đến giảm tốc độ vận chuyển của các ion lithium trong chất điện phân.

※ Tốc độ khuếch tán ion lithium

Tốc độ khuếch tán của các ion lithium trong cực dương than chì giảm xuống trong môi trường nhiệt độ thấp. Hệ thống Xiang Yu đã nghiên cứu ảnh hưởng của cực dương than chì đến hiệu suất phóng điện ở nhiệt độ thấp của pin lithium-ion và đề xuất rằng khả năng chống di chuyển điện tích của pin lithium-ion tăng lên trong môi trường nhiệt độ thấp, dẫn đến giảm khuếch tán ion lithium tốc độ ở cực dương than chì, ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt độ thấp của pin lithium-ion. lý do quan trọng.

※ phim SEI

Trong môi trường nhiệt độ thấp, màng SEI của điện cực âm của pin lithium ion dày lên và trở kháng của màng SEI tăng lên dẫn đến tốc độ dẫn truyền của các ion lithium trong màng SEI giảm. Cuối cùng, pin lithium ion được sạc và xả trong môi trường nhiệt độ thấp để tạo thành sự phân cực nhằm giảm hiệu suất sạc và xả.

※ T ồ tóm lại

Hiện tại, nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt độ thấp của pin lithium ion, chẳng hạn như cấu trúc của điện cực dương, tốc độ di chuyển của các ion lithium trong các bộ phận khác nhau của pin, độ dày và thành phần hóa học của màng SEI và việc lựa chọn muối lithium và dung môi trong chất điện phân.

Hiệu suất ở nhiệt độ thấp hạn chế việc áp dụng pin lithium-ion trong lĩnh vực xe điện, công nghiệp quân sự và môi trường khắc nghiệt. Việc phát triển pin lithium-ion với hiệu suất tuyệt vời ở nhiệt độ thấp là nhu cầu cấp thiết trên thị trường.