Jakie czynniki wpływają na wydajność akumulatorów litowo-jonowych w niskich temperaturach?

Wraz z szybkim rozwojem baterie litowo-jonowe w dziedzinie pojazdów elektrycznych i przemysłu wojskowego wydajność w niskich temperaturach nie może być dostosowana do specjalnej pogody w niskich temperaturach lub ekstremalnych wad środowiskowych.W warunkach niskiej temperatury efektywna pojemność rozładowania i efektywna energia rozładowania akumulatorów litowo-jonowych zostaną znacznie zmniejszone, a jednocześnie prawie niemożliwe jest ładowanie w środowisku poniżej -10 ° C, co poważnie ogranicza zastosowanie akumulatorów litowych -baterie jonowe.

Czynniki wpływające na wydajność w niskich temperaturach baterie litowo-jonowe

Akumulator litowo-jonowy składa się głównie z materiału elektrody dodatniej, materiału elektrody ujemnej, separatora i elektrolitu. Baterie litowo-jonowe w środowisku o niskiej temperaturze charakteryzują się spadkiem napięcia platformy rozładowania, niską zdolnością rozładowania, szybkim zanikiem pojemności i niską wydajnością.Główne czynniki ograniczające wydajność akumulatorów litowo-jonowych w niskich temperaturach to:

※ Struktura elektrody dodatniej

Trójwymiarowa struktura materiału elektrody dodatniej ogranicza szybkość dyfuzji jonów litu, a efekt jest szczególnie widoczny w niskich temperaturach.Materiały katodowe akumulatorów litowo-jonowych obejmują komercyjny fosforan litowo-żelazowy, trójskładnikowe materiały niklowo-kobaltowo-manganowe, manganian litu, tlenek litowo-kobaltowy itp., A także obejmują materiały katodowe wysokiego napięcia, takie jak tlenek litowo-niklowo-manganowy i fosforan litowo-żelazowo-manganowy w rozwoju etap., fosforan litowo-wanadowy i tym podobne.Różne materiały elektrod dodatnich mają różne struktury trójwymiarowe.Obecnie materiały na elektrody dodatnie stosowane jako akumulatory zasilające do pojazdów elektrycznych to głównie fosforan litowo-żelazowy, trójskładnikowe materiały niklowo-kobaltowo-manganowe i manganian litu.Wu Wendi i wsp. zbadali wydajność rozładowania akumulatora litowo-żelazowo-fosforanowego i trójskładnikowego akumulatora niklowo-kobaltowo-manganowego w temperaturze -20 ° C. Stwierdzono, że pojemność rozładowania akumulatora litowo-żelazowo-fosforanowego w temperaturze -20 ° C może osiągnąć tylko 67,38% normalnej temperatury pojemność, podczas gdy nikiel kobalt mangan trzy Bateria może osiągnąć 70,1%.Du Xiaoli i wsp. stwierdzili, że akumulator litowo-manganowy może osiągnąć 83% normalnej pojemności w temperaturze -20°C.

※ Rozpuszczalnik o wysokiej temperaturze topnienia

Ze względu na obecność rozpuszczalnika o wysokiej temperaturze topnienia w mieszanym rozpuszczalniku elektrolitu, lepkość elektrolitu akumulatora litowo-jonowego wzrasta w środowisku o niskiej temperaturze, a gdy temperatura jest zbyt niska, zachodzi zjawisko krzepnięcia elektrolitu, co powoduje spadek szybkość transportu jonów litu w elektrolicie.

※ Szybkość dyfuzji litowo-jonowej

Szybkość dyfuzji jonów litu w anodzie grafitowej jest obniżona w środowisku o niskiej temperaturze.System Xiang Yu zbadał wpływ anody grafitowej na wydajność rozładowania akumulatora litowo-jonowego w niskich temperaturach i zaproponował, że odporność na migrację ładunku akumulatora litowo-jonowego wzrasta w środowisku o niskiej temperaturze, co prowadzi do zmniejszenia dyfuzji litowo-jonowej szybkość w anodzie grafitowej, która wpływa na wydajność akumulatora litowo-jonowego w niskich temperaturach.ważny powód.

※ Film SEI

W środowisku o niskiej temperaturze warstwa SEI elektrody ujemnej akumulatora litowo-jonowego jest pogrubiona, a wzrost impedancji folii SEI prowadzi do zmniejszenia szybkości przewodzenia jonów litu w warstwie SEI.Na koniec akumulator litowo-jonowy jest ładowany i rozładowywany w środowisku o niskiej temperaturze, aby utworzyć polaryzację w celu zmniejszenia wydajności ładowania i rozładowania.

※ T o podsumuj

Obecnie wiele czynników wpływa na wydajność akumulatorów litowo-jonowych w niskich temperaturach, takich jak struktura elektrody dodatniej, szybkość migracji jonów litu w różnych częściach akumulatora, grubość i skład chemiczny folii SEI oraz wybór soli litu i rozpuszczalników w elektrolicie.

Wydajność w niskich temperaturach ogranicza zastosowanie baterie litowo-jonowe w dziedzinie pojazdów elektrycznych, przemysłu militarnego i środowisk ekstremalnych.Rozwój akumulatorów litowo-jonowych o doskonałych parametrach w niskich temperaturach jest pilnym zapotrzebowaniem rynku.