Napa kapasitas baterei lithium suda ing mangsa?

Apa kapasitas baterei lithium nyuda ing mangsa

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, militer, lan kendharaan listrik, baterei kudu bisa digunakake kanthi 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, nyebabake nyuda konduktivitas baterei lithium-ion.
• Kompatibilitas antarane elektrolit, elektroda negatif, lan separator rusak ing lingkungan suhu rendah.
• Elektroda negatif saka baterei lithium-ion ing lingkungan suhu kurang ngalami udan lithium abot, lan litium metalik precipitated bereaksi karo elektrolit, asil ing deposition saka produk lan nambah ing kekandelan saka antarmuka elektrolit ngalangi (SEI).
• Ing lingkungan suhu rendah, sistem difusi baterei lithium-ion ing bahan aktif suda, lan impedansi transfer muatan (Rct) mundhak kanthi signifikan.

Eksplorasi faktor sing mengaruhi kinerja suhu rendah baterei lithium-ion

Mratelakake panemume Ahli 1: Elektrolit nduwe pengaruh paling gedhe ing kinerja baterei lithium-ion ing suhu rendah, lan komposisi lan sifat fisikokimia elektrolit duwe pengaruh penting ing kinerja baterei ing suhu rendah. Masalah sing diadhepi dening siklus baterei suhu rendah yaiku viskositas elektrolit mundhak, kecepatan konduksi ion mudhun, lan kecepatan migrasi elektron ing sirkuit eksternal ora cocog, nyebabake polarisasi baterei sing abot lan tajam. nyuda kapasitas ngisi lan ngeculake. 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 suhu rendah saka elektrolit raket banget karo konduktivitase dhewe. Elektrolit kanthi ion transportasi konduktivitas dhuwur kanthi cepet lan bisa ngetrapake kapasitas luwih akeh ing suhu sing sithik. Luwih akeh uyah litium dissociate ing elektrolit, luwih akeh migrasi, lan luwih dhuwur konduktivitas. Sing luwih dhuwur konduktivitas lan luwih cepet tingkat konduksi ion, luwih cilik polarisasi sing ditampa, lan luwih apik kinerja baterei ing suhu sing kurang. Mulane, konduktivitas sing luwih 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. Cairan pelarut sing apik ing suhu rendah 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 ana tandhingane dibandhingake karo saluran difusi lithium-ion siji dimensi lan stabilitas struktur saluran telung dimensi, minangka bahan elektroda positif 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. sinau LiCoO2 / MCMB lan nguji karakteristik pangisi daya lan discharging suhu rendah.

Asil nuduhake yen suhu mudhun, dataran tinggi discharge mudhun saka 3.762V (0 ℃) dadi 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 katoda terstruktur 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 katoda sistem fosfat

LiFePO4, bebarengan karo bahan ternary, wis dadi bahan elektroda positif utama kanggo baterei daya amarga stabilitas volume banget lan safety. Kinerja suhu kurang saka lithium wesi fosfat utamane amarga materi kasebut minangka insulator, konduktivitas elektronik sing kurang, panyebaran ion lithium sing kurang, lan konduktivitas sing kurang ing suhu sing kurang, sing nambah resistensi internal baterei lan kena pengaruh polarisasi. , ngalang-alangi ngisi daya lan mbuwang baterei, sing nyebabake kinerja suhu sing kurang apik.

Nalika nyinaoni prilaku pangisian daya lan discharge LiFePO4 ing suhu sing kurang, Gu Yijie et al. nemokake yen efisiensi Coulombic mudhun saka 100% ing 55 ℃ dadi 96% ing 0 ℃ lan 64% ing -20 ℃, mungguh; Tegangan discharge mudhun saka 3.11V ing 55 ℃ dadi 2.62V ing -20 ℃.

Xing et al. dipunéwahi LiFePO4 nggunakake nanokarbon lan ketemu sing Kajaba saka agen konduktif nanocarbon nyuda sensitivitas kinerja elektrokimia LiFePO4 kanggo suhu lan nambah kinerja kurang-suhu; 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 nanokarbon.

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 konduktivitas ion LiMnPO4 luwih murah tinimbang LiFePO4, Fe asring digunakake kanggo ngganti sebagian Mn kanggo mbentuk solusi padhet LiMn0.8Fe0.2PO4 ing praktik.

Karakteristik suhu rendah bahan elektroda negatif kanggo baterei lithium-ion

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

• Sajrone ngisi daya lan ngeculake kanthi suhu dhuwur, polarisasi baterei abot, lan akeh celengan logam lithium ing permukaan 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 efek 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 pembentukan 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 interaksi sing dhuwur, lan titik lebur lan viskositas sing luwih dhuwur. Nanging, polaritas gedhe sing digawa dening struktur bunder asring nyebabake konstanta dielektrik sing dhuwur. 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, sing luwih dhuwur konduktivitas ion sawijining. Nanging, konsentrasi ion litium ing elektrolit ora ana hubungane linear karo konsentrasi uyah litium, nanging nuduhake wujud 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 lan lancip lapisan nutupi, sing luwih apik sawijining kinerja kurang-suhu.

(2) Status pangisi daya lan discharging. 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. Area lumahing, ukuran pori, Kapadhetan elektroda, wettability antarane elektroda lan elektrolit, lan separator kabeh mengaruhi kinerja suhu kurang saka baterei lithium-ion. Kajaba iku, impact cacat materi lan proses ing kinerja suhu kurang baterei ora bisa digatèkaké.

Srampung

Kanggo mesthekake kinerja baterei lithium-ion ing suhu rendah, titik-titik ing ngisor iki kudu ditindakake kanthi becik:

(1) Mbentuk film SEI sing tipis lan padhet;

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

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

Kajaba iku, riset bisa njupuk pendekatan sing beda 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, dijangkepi bisa ngrampungake degradasi kapasitas lan masalah safety muter baterei sing digunakake ing suhu sing sithik.