Wat zijn de factoren die de prestaties bij lage temperaturen van lithium-ionbatterijen beïnvloeden?

Met de snelle ontwikkeling van lithium-ion batterijen op het gebied van elektrische voertuigen en de militaire industrie kunnen de prestaties bij lage temperaturen niet worden aangepast aan het speciale weer bij lage temperaturen of extreme omgevingsdefecten.Bij lage temperaturen zullen de effectieve ontlaadcapaciteit en effectieve ontlaadenergie van lithium-ionbatterijen aanzienlijk worden verminderd, en tegelijkertijd is het bijna onmogelijk om op te laden in een omgeving onder de -10 °C, wat de toepassing van lithium ernstig beperkt -ion ​​batterijen.

Factoren die van invloed zijn op de prestaties bij lage temperaturen van lithium-ion batterijen

De lithium-ionbatterij bestaat voornamelijk uit een positief elektrodemateriaal, een negatief elektrodemateriaal, een separator en een elektrolyt. Lithium-ion batterijen in een omgeving met lage temperaturen worden gekenmerkt door een daling van het ontladingsspanningsplatform, lage ontladingscapaciteit, snel capaciteitsverlies en slechte snelheidsprestaties.De belangrijkste factoren die de prestaties bij lage temperaturen van lithium-ionbatterijen beperken, zijn de volgende:

※ Positieve elektrodestructuur

De driedimensionale structuur van het positieve elektrodemateriaal beperkt de diffusiesnelheid van lithiumionen en het effect is vooral duidelijk bij lage temperaturen.De kathodematerialen van lithium-ionbatterijen omvatten commercieel lithium-ijzerfosfaat, nikkel-kobalt-mangaan-ternaire materialen, lithiummangaan, lithium-kobaltoxide, enz., En omvatten ook hoogspanningskathodematerialen zoals lithium-nikkel-mangaanoxide en lithium-ijzer-mangaanfosfaat in de ontwikkeling fase., lithiumvanadiumfosfaat en dergelijke.Verschillende positieve elektrodematerialen hebben verschillende driedimensionale structuren.Momenteel zijn de positieve elektrodematerialen die worden gebruikt als stroombatterijen voor elektrische voertuigen voornamelijk lithiumijzerfosfaat, nikkel-kobalt-mangaan-ternaire materialen en lithiummanganaat.Wu Wendi et al bestudeerden de ontlaadcapaciteit van lithium-ijzerfosfaatbatterijen en nikkel-kobalt-mangaan-ternaire batterijen bij -20 ° C. Er werd vastgesteld dat de ontlaadcapaciteit van lithium-ijzerfosfaatbatterijen bij -20 ° C slechts 67,38% van de normale temperatuur kan bereiken capaciteit, terwijl nikkel-kobalt-mangaan drie De batterij kan 70,1% bereiken.Du Xiaoli et al ontdekten dat de lithiummangaanoxidebatterij 83% van de normale temperatuurcapaciteit kan bereiken bij -20 °C.

※ Oplosmiddel met hoog smeltpunt

Vanwege de aanwezigheid van een oplosmiddel met een hoog smeltpunt in het gemengde elektrolytoplosmiddel, neemt de viscositeit van de elektrolyt van de lithium-ionbatterij toe in een omgeving met lage temperaturen, en wanneer de temperatuur te laag is, treedt het fenomeen elektrolytstolling op, wat resulteert in een afname van de transportsnelheid van lithiumionen in de elektrolyt.

※ Diffusiesnelheid van lithiumionen

De diffusiesnelheid van lithiumionen in de grafietanode wordt verlaagd in een omgeving met lage temperaturen.Xiang Yu-systeem bestudeerde het effect van grafietanode op de ontladingsprestaties bij lage temperatuur van lithium-ionbatterijen en stelde voor dat de ladingmigratieweerstand van lithium-ionbatterijen toeneemt in een omgeving met lage temperaturen, wat leidt tot een afname van de diffusie van lithiumionen tarief in grafietanode, wat de prestaties bij lage temperatuur van lithium-ionbatterij beïnvloedt.belangrijke reden.

※ SEI-film

In de omgeving met lage temperaturen is de SEI-film van de negatieve elektrode van de lithium-ionbatterij verdikt en de toename van de SEI-filmimpedantie leidt tot een afname van de geleidingssnelheid van lithiumionen in de SEI-film.Ten slotte wordt de lithium-ionbatterij opgeladen en ontladen in een omgeving met lage temperaturen om een ​​polarisatie te vormen om de laad- en ontlaadefficiëntie te verminderen.

※ T o som op

Momenteel zijn veel factoren van invloed op de prestaties bij lage temperaturen van lithium-ionbatterijen, zoals de structuur van de positieve elektrode, de migratiesnelheid van lithiumionen in verschillende delen van de batterij, de dikte en chemische samenstelling van de SEI-film en de selectie van lithiumzouten en oplosmiddelen in de elektrolyt.

Prestaties bij lage temperaturen beperken de toepassing van lithium-ion batterijen op het gebied van elektrische voertuigen, militaire industrie en extreme omgevingen.De ontwikkeling van lithium-ionbatterijen met uitstekende prestaties bij lage temperaturen is een dringende vraag in de markt.