Care sunt factorii care afectează performanța la temperaturi scăzute a bateriilor litiu-ion?

Odată cu dezvoltarea rapidă a baterii litiu-ion în domeniul vehiculelor electrice și al industriei militare, performanța la temperatură scăzută nu se poate adapta la vremea specială la temperatură scăzută sau la defecte de mediu extreme.În condiții de temperatură scăzută, capacitatea efectivă de descărcare și energia efectivă de descărcare a bateriilor litiu-ion vor fi reduse semnificativ și, în același timp, este aproape imposibil să se încarce în mediu sub -10 °C, ceea ce restricționează serios aplicarea litiului. - baterii ionice.

Factorii care afectează performanța la temperatură scăzută a baterii litiu-ion

Bateria cu ioni de litiu este compusă în principal dintr-un material cu electrod pozitiv, un material cu electrod negativ, un separator și un electrolit. Baterii litiu-ion într-un mediu cu temperatură scăzută se caracterizează printr-o scădere a platformei tensiunii de descărcare, capacitate scăzută de descărcare, scădere rapidă a capacității și performanță slabă a ratei.Principalii factori care limitează performanța la temperatură scăzută a bateriilor litiu-ion sunt următorii:

※ Structura electrodului pozitiv

Structura tridimensională a materialului electrodului pozitiv limitează viteza de difuzie a ionilor de litiu, iar efectul este evident mai ales la temperaturi scăzute.Materialele catodice ale bateriilor cu ioni de litiu includ fosfat comercial de fier litiu, materiale ternare de nichel cobalt mangan, manganat de litiu, oxid de litiu cobalt etc. și includ, de asemenea, materiale catodice de înaltă tensiune, cum ar fi oxidul de litiu nichel mangan și fosfatul de litiu fier mangan în dezvoltare etapă., fosfat de litiu vanadiu și altele asemenea.Diferitele materiale pentru electrozi pozitivi au structuri tridimensionale diferite.În prezent, materialele electrozilor pozitivi utilizate ca baterii de putere pentru vehiculele electrice sunt în principal fosfat de litiu de fier, materiale ternare de nichel cobalt mangan și manganat de litiu.Wu Wendi et al au studiat performanța de descărcare a bateriei cu litiu fier fosfat și a bateriei ternare nichel cobalt mangan la -20 ° C. S-a constatat că capacitatea de descărcare a bateriei litiu fier fosfat la -20 ° C poate atinge doar 67,38% din temperatura normală. capacitate, în timp ce nichel cobalt mangan trei Bateria poate ajunge la 70,1%.Du Xiaoli și colab. au descoperit că bateria cu litiu cu oxid de mangan poate atinge 83% din capacitatea normală de temperatură la -20 °C.

※ Solvent cu punct de topire ridicat

Datorită prezenței unui solvent cu punct de topire ridicat în solventul amestecat cu electroliți, vâscozitatea electrolitului bateriei cu ioni de litiu crește într-un mediu cu temperatură scăzută, iar când temperatura este prea scăzută, are loc fenomenul de solidificare a electrolitului, ducând la o scădere a viteza de transport a ionilor de litiu în electrolit.

※ Rata de difuzie a ionilor de litiu

Rata de difuzie a ionilor de litiu în anodul de grafit este scăzută într-un mediu cu temperatură scăzută.Sistemul Xiang Yu a studiat efectul anodului de grafit asupra performanței de descărcare la temperatură joasă a bateriei cu ioni de litiu și a propus ca rezistența la migrarea încărcăturii bateriei cu ioni de litiu să crească în condiții de temperatură scăzută, ceea ce duce la scăderea difuziei de ioni de litiu. rata în anodul de grafit, care afectează performanța la temperatură scăzută a bateriei litiu-ion.motiv important.

※ Film SEI

În mediul cu temperatură scăzută, filmul SEI al electrodului negativ al bateriei cu ioni de litiu este îngroșat, iar creșterea impedanței peliculei SEI duce la o scădere a vitezei de conducere a ionilor de litiu în filmul SEI.În cele din urmă, bateria litiu-ion este încărcată și descărcată într-un mediu cu temperatură scăzută pentru a forma o polarizare pentru a reduce eficiența de încărcare și descărcare.

※ T o rezumă

În prezent, mulți factori afectează performanța la temperatură scăzută a bateriilor cu ioni de litiu, cum ar fi structura electrodului pozitiv, rata de migrare a ionilor de litiu în diferite părți ale bateriei, grosimea și compoziția chimică a filmului SEI și selecția. de săruri de litiu și solvenți în electrolit.

Performanța la temperatură scăzută limitează aplicarea baterii litiu-ion în domeniul vehiculelor electrice, al industriei militare și al mediilor extreme.Dezvoltarea bateriilor litiu-ion cu performanțe excelente la temperaturi scăzute este o cerere urgentă pe piață.