Quali sono i fattori che influenzano le prestazioni a bassa temperatura delle batterie agli ioni di litio?

Con il rapido sviluppo di batterie agli ioni di litio nel campo dei veicoli elettrici e dell'industria militare, le prestazioni a bassa temperatura non possono adattarsi alle condizioni climatiche speciali a bassa temperatura o ai difetti ambientali estremi.In condizioni di bassa temperatura, la capacità di scarica effettiva e l'energia di scarica effettiva delle batterie agli ioni di litio saranno significativamente ridotte e allo stesso tempo sarà quasi impossibile caricare in un ambiente inferiore a -10 °C, il che limita seriamente l'applicazione del litio -batterie agli ioni.

Fattori che influenzano le prestazioni a bassa temperatura di batterie agli ioni di litio

La batteria agli ioni di litio è composta principalmente da un materiale per elettrodi positivi, un materiale per elettrodi negativi, un separatore e un elettrolita. Batterie agli ioni di litio in un ambiente a bassa temperatura sono caratterizzati da un calo nella piattaforma della tensione di scarica, una bassa capacità di scarica, un rapido decadimento della capacità e scarse prestazioni di velocità.I principali fattori che limitano le prestazioni a bassa temperatura delle batterie agli ioni di litio sono i seguenti:

※ Struttura dell'elettrodo positivo

La struttura tridimensionale del materiale dell'elettrodo positivo limita la velocità di diffusione degli ioni di litio e l'effetto è particolarmente evidente alle basse temperature.I materiali catodici delle batterie agli ioni di litio includono fosfato di litio ferro commerciale, materiali ternari al nichel cobalto manganese, manganato di litio, ossido di litio cobalto, ecc., e includono anche materiali catodici ad alta tensione come ossido di litio nichel manganese e fosfato di litio ferro manganese nello sviluppo palcoscenico., fosfato di litio vanadio e simili.Diversi materiali degli elettrodi positivi hanno strutture tridimensionali diverse.Attualmente, i materiali degli elettrodi positivi utilizzati come batterie di alimentazione per i veicoli elettrici sono principalmente fosfato di litio ferro, materiali ternari al nichel cobalto manganese e manganato di litio.Wu Wendi et al hanno studiato le prestazioni di scarica della batteria al litio ferro fosfato e della batteria ternaria al nichel cobalto manganese a -20 ° C. È stato riscontrato che la capacità di scarica della batteria al litio ferro fosfato a -20 ° C può raggiungere solo il 67,38% della temperatura normale capacità, mentre nichel cobalto manganese tre La batteria può raggiungere il 70,1%.Du Xiaoli e colleghi hanno scoperto che la batteria al litio e ossido di manganese può raggiungere l'83% della normale capacità di temperatura a -20 °C.

※ Solvente ad alto punto di fusione

A causa della presenza di un solvente ad alto punto di fusione nel solvente miscelato con l'elettrolita, la viscosità dell'elettrolita della batteria agli ioni di litio aumenta in un ambiente a bassa temperatura e quando la temperatura è troppo bassa si verifica il fenomeno di solidificazione dell'elettrolita, con conseguente diminuzione della temperatura la velocità di trasporto degli ioni di litio nell'elettrolita.

※ Velocità di diffusione degli ioni di litio

La velocità di diffusione degli ioni di litio nell'anodo di grafite si riduce in un ambiente a bassa temperatura.Il sistema Xiang Yu ha studiato l'effetto dell'anodo di grafite sulle prestazioni di scarica a bassa temperatura della batteria agli ioni di litio e ha proposto che la resistenza alla migrazione della carica della batteria agli ioni di litio aumenta in ambienti a bassa temperatura, il che porta alla diminuzione della diffusione degli ioni di litio velocità nell'anodo di grafite, che influisce sulle prestazioni a bassa temperatura della batteria agli ioni di litio.motivo importante.

※ Film SEI

In un ambiente a bassa temperatura, la pellicola SEI dell'elettrodo negativo della batteria agli ioni di litio è ispessita e l'aumento dell'impedenza della pellicola SEI porta ad una diminuzione della velocità di conduzione degli ioni di litio nella pellicola SEI.Infine, la batteria agli ioni di litio viene caricata e scaricata in un ambiente a bassa temperatura per formare una polarizzazione e ridurre l'efficienza di carica e scarica.

※ T o riassumere

Attualmente, molti fattori influenzano le prestazioni a bassa temperatura delle batterie agli ioni di litio, come la struttura dell'elettrodo positivo, il tasso di migrazione degli ioni di litio in varie parti della batteria, lo spessore e la composizione chimica del film SEI e la selezione di sali di litio e solventi nell'elettrolita.

Le prestazioni a bassa temperatura limitano l'applicazione di batterie agli ioni di litio nel campo dei veicoli elettrici, dell’industria militare e degli ambienti estremi.Lo sviluppo di batterie agli ioni di litio con eccellenti prestazioni a basse temperature è una richiesta urgente nel mercato.