Napa kapasitas baterei lithium suda ing mangsa? Pungkasan, ana sing bisa nerangake!

Napa kapasitas baterei lithium suda ing mangsa? Pungkasan, ana sing bisa nerangake!

Wiwit mlebu pasar, baterei lithium-ion wis akeh digunakake amarga kaluwihan kayata umur dawa, kapasitas spesifik sing gedhe, lan ora ana efek memori. Baterei ion litium sing digunakake ing suhu kurang duwe masalah kayata kapasitas kurang, atenuasi abot, kinerja muter sing ora apik, evolusi lithium sing jelas, lan mbusak lan selipan lithium sing ora seimbang. Nanging, kanthi ekspansi lapangan aplikasi sing terus-terusan, kendala sing disebabake dening kinerja baterei lithium-ion ing suhu rendah saya tambah akeh.

Miturut laporan, kapasitas discharge baterei lithium-ion ing -20 ℃ mung udakara 31,5% ing suhu kamar. Baterei lithium-ion tradisional beroperasi ing suhu antarane -20 ~ + 55 ℃. Nanging, ing lapangan kayata aerospace, militèr, lan kendaraan listrik, baterei dibutuhake kanggo operasi normal ing -40 ℃. Mulane, ningkatake sifat suhu rendah baterei lithium-ion iku penting banget.

Faktor sing mbatesi kinerja baterei lithium-ion ing suhu rendah

• Ing lingkungan suhu kurang, viskositas elektrolit mundhak lan malah sebagian solidifies, anjog kanggo nyuda ing konduktivitas baterei lithium-ion.
• Kompatibilitas antarane elektrolit, elektroda negatif, lan separator rusak ing lingkungan suhu sing kurang.
• Ing kahanan suhu sing kurang, elektroda negatif saka baterei lithium-ion ngalami udan litium sing abot, lan litium logam sing diencerake bereaksi karo elektrolit, nyebabake deposisi produk sing nambah kekandelan antarmuka elektrolit negara padhet (SEI).
• Ing lingkungan suhu kurang, sistem difusi ing bahan aktif baterei lithium-ion suda, lan impedansi transfer daya (Rct) mundhak kanthi signifikan.

Dhiskusi babagan faktor sing mengaruhi kinerja suhu rendah baterei lithium-ion

Sudut pandang ahli 1: Elektrolit nduwe pengaruh paling gedhe ing kinerja baterei lithium-ion ing suhu rendah, lan komposisi lan sifat fisikokimia elektrolit duwe pengaruh sing signifikan ing kinerja baterei ing suhu rendah. Masalah sing diadhepi dening muter baterei ing suhu sing kurang yaiku viskositas elektrolit bakal nambah, kecepatan konduksi ion bakal mudhun, nyebabake ketidakcocokan kecepatan migrasi elektron ing sirkuit eksternal, nyebabake polarisasi baterei lan nyuda tajem ing kapasitas discharge daya. Utamane nalika ngisi daya ing suhu sing sithik, ion lithium bisa kanthi gampang mbentuk dendrit lithium ing permukaan elektroda negatif, sing nyebabake kegagalan baterei.

Kinerja elektrolit ing suhu rendah ana hubungane karo konduktivitas elektrolit kasebut. Elektrolit kanthi ion transportasi konduktivitas dhuwur kanthi cepet lan bisa ngetrapake kapasitas luwih akeh ing suhu sing sithik. Luwih akeh uyah litium ing dissociate elektrolit, luwih akeh migrasi lan luwih dhuwur konduktivitase. Sing luwih dhuwur konduktivitas lan luwih cepet tingkat konduksi ion, sing luwih cilik polarisasi, lan luwih apik kinerja baterei ing suhu kurang. Mulane, konduktivitas dhuwur minangka syarat sing dibutuhake kanggo entuk kinerja baterei lithium-ion ing suhu rendah.

Konduktivitas elektrolit ana gandhengane karo komposisi, lan nyuda viskositas pelarut minangka salah sawijining cara kanggo nambah konduktivitas elektrolit. Aliran pelarut sing apik ing suhu sing kurang minangka jaminan kanggo transportasi ion, lan film elektrolit padat sing dibentuk dening elektrolit ing elektroda negatif ing suhu kurang uga minangka faktor kunci sing mengaruhi konduksi ion lithium, lan RSEI minangka impedansi utama lithium- baterei ion ing lingkungan suhu kurang.

Pakar 2: Faktor utama sing mbatesi kinerja baterei lithium-ion ing suhu rendah yaiku impedansi difusi Li + kanthi cepet ing suhu sing kurang, tinimbang membran SEI.

Karakteristik suhu rendah bahan elektroda positif kanggo baterei lithium-ion

1. karakteristik suhu kurang saka bahan elektroda positif dilapisi

Struktur berlapis, kanthi kinerja tingkat sing ora padha dibandhingake karo saluran difusi lithium-ion siji-dimensi lan stabilitas struktur saluran telung dimensi, minangka bahan katoda sing kasedhiya kanthi komersial paling awal kanggo baterei lithium-ion. Zat perwakilan kalebu LiCoO2, Li (Co1-xNix) O2, lan Li (Ni, Co, Mn) O2.
Xie Xiaohua et al. nguji karakteristik pangisi daya lan pambuangan suhu rendah LiCoO2/MCMB minangka obyek riset.
Asil nuduhake yen suhu sudo, discharge plateau sudo saka 3.762V (0 ℃) kanggo 3.207V (-30 ℃); Kapasitas baterei total uga wis suda banget saka 78.98mA · h (0 ℃) dadi 68.55mA · h (-30 ℃).

2. Karakteristik suhu kurang saka bahan elektroda positif struktur spinel

Materi katoda LiMn2O4 terstruktur spinel nduweni kaluwihan biaya murah lan ora beracun amarga ora ana unsur Co.
Nanging, status valensi variabel Mn lan efek Jahn Teller saka Mn3+ nyebabake ketidakstabilan struktural lan kebalikan komponen iki.
Peng Zhengshun et al. Nuding metu sing cara preparation beda duwe impact gedhe ing kinerja elektrokimia bahan katoda LiMn2O4. Njupuk Rct minangka conto: ing Rct saka LiMn2O4 disintesis dening suhu dhuwur-dhuwur metode fase ngalangi Ngartekno luwih dhuwur tinimbang sing disintesis dening cara gel sol, lan kedadean iki uga dibayangke ing koefisien difusi ion lithium. Alesan utama iki yaiku metode sintesis sing beda duwe pengaruh sing signifikan marang kristal lan morfologi produk.

3. Karakteristik suhu kurang saka bahan elektroda positif sistem fosfat

LiFePO4, along with ternary materials, has become the main cathode material for power batteries due to its excellent volume stability and safety. The poor low temperature performance of Lithium iron phosphate is mainly because its material itself is an insulator, with low electronic conductivity, poor lithium ion diffusion, and poor conductivity at low temperature, which increases the internal resistance of the battery, greatly affects the polarization, and impedes the charge and discharge of the battery. Therefore, the low temperature performance is not ideal.
Gu Yijie et al. nemokake yen efisiensi Coulombic saka LiFePO4 mudhun saka 100% ing 55 ℃ dadi 96% ing 0 ℃ lan 64% ing -20 ℃, nalika sinau prilaku discharge ing suhu kurang; Tegangan discharge mudhun saka 3.11V ing 55 ℃ dadi 2.62V ing -20 ℃.
Xing et al. nggunakake karbon nano kanggo ngowahi LiFePO4 lan nemokake yen nambahake agen konduktif karbon nano nyuda sensitivitas kinerja elektrokimia LiFePO4 kanggo suhu lan ningkatake kinerja suhu rendah; Tegangan discharge saka LiFePO4 sing diowahi mudhun saka 3.40V ing 25 ℃ dadi 3.09V ing -25 ℃, kanthi nyuda mung 9.12%; Lan efisiensi baterei yaiku 57,3% ing -25 ℃, luwih dhuwur tinimbang 53,4% tanpa agen konduktif karbon nano.
Bubar, LiMnPO4 wis narik minat sing kuat ing antarane wong. Riset nemokake yen LiMnPO4 nduweni kaluwihan kayata potensial dhuwur (4.1V), ora ana polusi, rega murah, lan kapasitas spesifik sing gedhe (170mAh / g). Nanging, amarga LiMnPO4 nduweni konduktivitas ion luwih murah tinimbang LiFePO4, asring digunakake ing praktik kanggo ngganti sebagian Mn karo Fe kanggo mbentuk solusi Padat LiMn0.8Fe0.2PO4.

Karakteristik suhu rendah bahan elektroda negatif kanggo baterei lithium-ion

Dibandhingake karo bahan elektroda positif, rusak suhu kurang saka bahan elektroda negatif ing baterei lithium-ion luwih abot, utamané amarga telung alasan ing ngisor iki:

• Sajrone suhu kurang lan tingkat dhuwur daya lan discharging, polarisasi baterei abot, lan jumlah gedhe saka celengan logam lithium ing lumahing elektroda negatif, lan produk reaksi antarane logam lithium lan elektrolit umume ora duwe konduktivitas;
• Saka perspektif termodinamika, elektrolit ngandhut akeh gugus polar kayata C-O lan C-N, sing bisa bereaksi karo bahan elektroda negatif, sing nyebabake film SEI sing luwih rentan marang suhu sing kurang;
• Iku angel kanggo nampilaké lithium ing elektroda negatif karbon ing suhu kurang, asil ing asimetris ngisi lan discharging.

Panliten babagan Elektrolit Suhu Kurang

Elektrolit nduweni peran kanggo ngirim Li + ing baterei lithium-ion, lan konduktivitas ion lan kinerja pembentuk film SEI duwe pengaruh sing signifikan marang kinerja baterei ing suhu rendah. Ana telung indikator utama kanggo ngadili kualitas elektrolit suhu rendah: konduktivitas ion, jendela elektrokimia, lan aktivitas reaksi elektroda. Tingkat telu indikator kasebut gumantung banget marang bahan penyusun: pelarut, elektrolit (uyah litium), lan aditif. Mulane, sinau kinerja suhu kurang saka macem-macem bagean saka elektrolit punika pinunjul gedhe kanggo mangerteni lan nambah kinerja suhu kurang saka baterei.

• Dibandhingake karo karbonat rantai, elektrolit adhedhasar EC duwe struktur kompak, gaya dhuwur, lan titik lebur lan viskositas sing dhuwur. Nanging, polaritas gedhe sing digawa dening struktur bunder asring nyebabake konstanta dielektrik sing gedhe. Konstanta dielektrik sing dhuwur, konduktivitas ion sing dhuwur, lan kinerja pelarut EC sing apik banget kanggo nggawe film kanthi efektif nyegah panyisipan molekul pelarut, dadi penting banget. Mulane, sistem elektrolit suhu rendah sing paling umum digunakake adhedhasar EC lan dicampur karo pelarut molekul cilik titik leleh.
• 
  
• Garam litium minangka komponèn penting saka elektrolit. Garam litium ing elektrolit ora mung bisa nambah konduktivitas ion saka solusi kasebut, nanging uga nyuda jarak difusi Li + ing solusi kasebut. Umumé, sing luwih dhuwur konsentrasi Li + ing solusi, luwih gedhe konduktivitas ion. Nanging, konsentrasi ion litium ing elektrolit ora ana hubungane linear karo konsentrasi uyah litium, nanging ing wangun parabola. Iki amarga konsentrasi ion litium ing pelarut gumantung saka kekuatan disosiasi lan asosiasi uyah litium ing pelarut.

Saliyane komposisi baterei dhewe, faktor proses ing operasi praktis uga bisa duwe impact sing signifikan ing kinerja baterei.

(1) Proses persiapan. Yakub et al. sinau efek saka mbukak elektroda lan kekandelan lapisan ing kinerja suhu kurang saka baterei LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 / Graphite lan ketemu sing ing syarat-syarat penylametan kapasitas, sing cilik mbukak elektroda, sing luwih tipis lapisan nutupi, lan luwih apik. kinerja kurang-suhu sawijining.

(2) Status Pengisian dan Pengisian. Petzl et al. sinau efek saka suhu kurang daya lan discharging kahanan ing siklus urip baterei lan ketemu sing nalika ambane discharge gedhe, iku bakal nimbulaké mundhut kapasitas pinunjul lan nyuda urip siklus.

(3) Faktor liyane. Tlatah lumahing, ukuran pori, Kapadhetan elektroda, wettability antarane elektroda lan elektrolit, lan separator saka elektroda kabeh mengaruhi kinerja suhu kurang saka baterei lithium-ion. Kajaba iku, impact cacat ing bahan lan pangolahan ing kinerja suhu kurang baterei ora bisa digatèkaké.

ngringkes

Kanggo mesthekake kinerja suhu kurang baterei lithium-ion, iku perlu kanggo nindakake ing ngisor iki:

(1) Mbentuk film SEI sing tipis lan padhet;

(2) Priksa manawa Li+ nduweni koefisien difusi gedhe ing zat aktif;

(3) Elektrolit nduweni konduktivitas ion dhuwur ing suhu sing kurang.

Kajaba iku, riset uga bisa njelajah dalan anyar lan fokus ing jinis baterei lithium-ion liyane - kabeh baterei lithium-ion solid-state. Dibandhingake karo baterei lithium-ion konvensional, kabeh baterei lithium-ion solid-state, utamane kabeh baterei lithium-ion film tipis solid-state, samesthine bakal ngrampungake degradasi kapasitas lan masalah safety muter baterei sing digunakake ing suhu sing sithik.