Mitkä tekijät vaikuttavat litiumioniakkujen suorituskykyyn alhaisissa lämpötiloissa?

Kun nopea kehitys litiumioniakut Sähköajoneuvojen ja sotateollisuuden alalla suorituskyky alhaisessa lämpötilassa ei voi mukautua erityisiin matalan lämpötilan säähän tai äärimmäisiin ympäristövirheisiin.Alhaisissa lämpötiloissa litiumioniakkujen tehollinen purkauskapasiteetti ja tehollinen purkausenergia heikkenevät merkittävästi, ja samalla on lähes mahdotonta ladata alle -10 °C ympäristössä, mikä rajoittaa vakavasti litiumin käyttöä. -ioni akut.

Matalan lämpötilan suorituskykyyn vaikuttavat tekijät litiumioniakut

Litiumioniakku koostuu pääasiassa positiivisesta elektrodimateriaalista, negatiivisesta elektrodimateriaalista, erottimesta ja elektrolyytistä. Litiumioniakut alhaisissa lämpötiloissa niille on ominaista purkausjännitteen lasku, alhainen purkauskapasiteetti, nopea kapasiteetin heikkeneminen ja huono suorituskyky.Tärkeimmät tekijät, jotka rajoittavat litiumioniakkujen suorituskykyä alhaisissa lämpötiloissa, ovat seuraavat:

※ Positiivinen elektrodirakenne

Positiivisen elektrodimateriaalin kolmiulotteinen rakenne rajoittaa litiumionien diffuusionopeutta, ja vaikutus on erityisen selvä matalissa lämpötiloissa.Litium-ioniakkujen katodimateriaaleja ovat kaupallinen litiumrautafosfaatti, nikkelikobolttimangaanikolmimateriaalit, litiummanganaatti, litiumkobolttioksidi jne., ja ne sisältävät myös korkeajännitteisiä katodimateriaaleja, kuten litiumnikkeli-mangaanioksidia ja litiumrautamangaani-fosfaattia. vaiheessa., litiumvanadiinifosfaatti ja vastaavat.Erilaisilla positiivisilla elektrodimateriaaleilla on erilaiset kolmiulotteiset rakenteet.Tällä hetkellä sähköajoneuvojen tehoakkuina käytetyt positiiviset elektrodimateriaalit ovat pääasiassa litiumrautafosfaattia, nikkelikoboltti-mangaani-kolmiainesta ja litiummanganaattia.Wu Wendi ym. tutkivat litiumrautafosfaattiakun ja nikkelikoboltti-mangaanikolmiakkun purkauskykyä -20 °C:ssa. Todettiin, että litiumrautafosfaattiakun purkauskapasiteetti -20 °C:ssa voi saavuttaa vain 67,38 % normaalilämpötilasta kapasiteetti, kun taas nikkeli koboltti mangaani kolme Akku voi saavuttaa 70,1%.Du Xiaoli ym. havaitsivat, että litiummangaanioksidiakku voi saavuttaa 83 % normaalilämpötilakapasiteetista -20 °C:ssa.

※ Korkean sulamispisteen liuotin

Koska elektrolyyttiseoksessa on korkean sulamispisteen liuotinta, litiumioniakun elektrolyytin viskositeetti kasvaa matalan lämpötilan ympäristössä, ja kun lämpötila on liian alhainen, tapahtuu elektrolyytin jähmettymisilmiö, mikä johtaa litiumionien kuljetusnopeus elektrolyytissä.

※ Litium-ionin diffuusionopeus

Grafiittianodin litiumionien diffuusionopeus laskee matalassa lämpötilassa.Xiang Yu -järjestelmä tutki grafiittianodin vaikutusta litiumioniakun alhaisen lämpötilan purkauskykyyn ja ehdotti, että litiumioniakun lataus-siirtymävastus kasvaa alhaisessa lämpötilassa, mikä johtaa litiumionidiffuusion vähenemiseen. nopeus grafiittianodissa, mikä vaikuttaa litiumioniakun suorituskykyyn alhaisessa lämpötilassa.tärkeä syy.

※ SEI elokuva

Alhaisessa lämpötilassa litiumioniakun negatiivisen elektrodin SEI-kalvo paksuuntuu, ja SEI-kalvon impedanssin kasvu johtaa litiumionien johtavuusnopeuden laskuun SEI-kalvossa.Lopuksi litiumioniakku ladataan ja puretaan alhaisessa lämpötilassa polarisaation muodostamiseksi lataus- ja purkaustehokkuuden vähentämiseksi.

※ T o yhteenveto

Tällä hetkellä monet tekijät vaikuttavat litiumioniakkujen suorituskykyyn alhaisissa lämpötiloissa, kuten positiivisen elektrodin rakenne, litiumionien kulkeutumisnopeus akun eri osissa, SEI-kalvon paksuus ja kemiallinen koostumus sekä valinta. litiumsuoloja ja liuottimia elektrolyytissä.

Matalan lämpötilan suorituskyky rajoittaa käyttöä litiumioniakut sähköajoneuvojen, sotateollisuuden ja äärimmäisten ympäristöjen alalla.Erinomaisten alhaisissa lämpötiloissa toimivien litiumioniakkujen kehittäminen on kiireellinen kysyntä markkinoilla.