Jaké jsou faktory, které ovlivňují nízkoteplotní výkon lithium-iontových baterií?

S rychlým rozvojem lithium-iontové baterie v oblasti elektrických vozidel a vojenského průmyslu se nízkoteplotní výkon nemůže přizpůsobit speciálnímu nízkoteplotnímu počasí nebo extrémním ekologickým závadám.V podmínkách nízkých teplot se výrazně sníží efektivní vybíjecí kapacita a efektivní vybíjecí energie lithium-iontových baterií a zároveň je téměř nemožné nabíjet v prostředí pod -10 °C, což vážně omezuje aplikaci lithia. - iontové baterie.

Faktory ovlivňující výkon při nízkých teplotách lithium-iontové baterie

Lithium-iontová baterie se skládá hlavně z materiálu kladné elektrody, materiálu záporné elektrody, separátoru a elektrolytu. Lithium-iontové baterie v prostředí s nízkou teplotou se vyznačují poklesem platformy vybíjecího napětí, nízkou vybíjecí kapacitou, rychlým úbytkem kapacity a nízkou rychlostí.Hlavní faktory, které omezují nízkoteplotní výkon lithium-iontových baterií, jsou následující:

※ Struktura kladné elektrody

Trojrozměrná struktura materiálu kladné elektrody omezuje rychlost difúze iontů lithia a účinek je patrný zejména při nízkých teplotách.Katodové materiály lithium-iontových baterií zahrnují komerční fosforečnan lithno-železitý, ternární materiály nikl-kobalt-mangan, manganát lithný, oxid kobaltnatý lithný atd., a také ve vývoji zahrnují vysokonapěťové katodové materiály, jako je lithium-nikl-manganový oxid a lithium-železo-manganový fosforečnan. etapa.fosforečnan lithný a vanadičný a podobně.Různé materiály kladných elektrod mají různé trojrozměrné struktury.V současné době jsou materiály kladných elektrod používané jako napájecí baterie pro elektrická vozidla hlavně fosforečnan lithný, nikl-kobalt-manganové ternární materiály a manganát lithný.Wu Wendi et al studovali vybíjecí výkon lithium-železo-fosfátové baterie a nikl-kobalt-manganové ternární baterie při -20 °C. Bylo zjištěno, že vybíjecí kapacita lithium-železo-fosfátové baterie při -20 °C může dosáhnout pouze 67,38 % normální teploty kapacita, zatímco nikl kobalt mangan tři Baterie může dosáhnout 70,1%.Du Xiaoli et al zjistili, že lithium-manganová oxidová baterie může dosáhnout 83 % normální teplotní kapacity při -20 °C.

※ Rozpouštědlo s vysokým bodem tání

V důsledku přítomnosti rozpouštědla s vysokou teplotou tání ve směsném rozpouštědle s elektrolytem se viskozita elektrolytu lithium-iontové baterie zvyšuje v prostředí s nízkou teplotou, a když je teplota příliš nízká, dochází k jevu tuhnutí elektrolytu, což má za následek snížení rychlost transportu iontů lithia v elektrolytu.

※ Rychlost difúze lithiových iontů

Rychlost difúze lithných iontů v grafitové anodě je snížena v prostředí s nízkou teplotou.Systém Xiang Yu studoval vliv grafitové anody na nízkoteplotní vybíjecí výkon lithium-iontové baterie a navrhl, že odolnost proti migraci nabití lithium-iontové baterie se zvyšuje v prostředí s nízkou teplotou, což vede ke snížení difúze lithium-iontů. rychlost v grafitové anodě, která ovlivňuje nízkoteplotní výkon lithium-iontové baterie.důležitý důvod.

※ film SEI

V prostředí s nízkou teplotou je SEI film negativní elektrody lithium-iontové baterie zesílený a zvýšení impedance SEI filmu vede ke snížení rychlosti vedení lithných iontů v SEI filmu.Nakonec se lithium-iontová baterie nabíjí a vybíjí v prostředí s nízkou teplotou, aby se vytvořila polarizace pro snížení účinnosti nabíjení a vybíjení.

※ T o shrnout

V současné době ovlivňuje nízkoteplotní výkon lithium-iontových baterií mnoho faktorů, jako je struktura kladné elektrody, rychlost migrace lithiových iontů v různých částech baterie, tloušťka a chemické složení filmu SEI a výběr lithiových solí a rozpouštědel v elektrolytu.

Nízkoteplotní výkon omezuje použití lithium-iontové baterie v oblasti elektrických vozidel, vojenského průmyslu a extrémních prostředí.Vývoj lithium-iontových baterií s vynikajícím nízkoteplotním výkonem je naléhavým požadavkem na trhu.