2024-04-26
Apa kapasitas baterei lithium nyuda ing mangsa
Napa kapasitas baterei lithium suda ing mangsa?
Wiwit mlebu pasar, baterei lithium-ion wis akeh digunakake amarga kaluwihan kayata umur dawa, kapasitas spesifik sing gedhe, lan ora ana efek memori. Panggunaan baterei lithium-ion ing suhu sing kurang duwe masalah kayata kapasitas kurang, atenuasi abot, kinerja tingkat siklus sing kurang, evolusi lithium sing jelas, lan mbusak lan selipan lithium sing ora seimbang. Nanging, kanthi ekspansi lapangan aplikasi sing terus-terusan, kendala sing digawa dening kinerja baterei litium-ion ing suhu rendah saya tambah akeh.
Wiwit baterei lithium-ion mlebu pasar, padha wis digunakake akeh amarga kaluwihan kayata umur dawa, kapasitas tartamtu gedhe, lan ora ana efek memori. Baterei lithium-ion sing digunakake ing suhu sing kurang duwe masalah kayata kapasitas sing sithik, atenuasi serius, kinerja tingkat siklus sing kurang, presipitasi lithium sing jelas, lan deinterkalasi lan deinterkalasi lithium sing ora seimbang. Nanging, minangka lapangan aplikasi terus kanggo nggedhekake, alangan sing disebabake kinerja kurang-suhu baterei lithium-ion wis dadi tambah ketok.
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 kendaraan listrik, baterei kudu bisa digunakake kanthi normal ing -40 ℃. Mulane, ningkatake sifat suhu rendah baterei lithium-ion iku penting banget.
Miturut laporan, kapasitas discharge baterei lithium-ion ing -20 ° C mung udakara 31,5% ing suhu kamar. Suhu operasi baterei lithium-ion tradisional antarane -20 ~ + 55 ℃. Nanging, ing aerospace, industri militer, kendaraan listrik lan lapangan liyane, baterei kudu bisa digunakake kanthi normal ing -40°C. Mulane, ningkatake sifat suhu rendah baterei lithium-ion iku penting banget.
Faktor sing mbatesi kinerja baterei lithium-ion ing suhu rendah
Dhiskusi babagan 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.
Mratelakake panemume ahli 1: Elektrolit nduweni pengaruh paling gedhe ing kinerja baterei lithium-ion ing suhu rendah Komposisi lan sifat fisik lan kimia elektrolit duwe pengaruh penting ing kinerja baterei ing suhu rendah. Masalah sing diadhepi dening baterei sing muter ing suhu sing kurang yaiku viskositas elektrolit bakal mundhak lan kacepetan konduksi ion bakal mudhun, sing nyebabake ora cocog karo kecepatan migrasi elektron ing sirkuit eksternal polarisasi lan daya lan kapasitas discharge bakal suda banget. Utamane nalika ngisi daya ing suhu sing kurang, ion lithium bisa kanthi gampang mbentuk dendrit lithium ing permukaan elektroda negatif, 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.
Kinerja elektrolit ing suhu rendah ana hubungane karo konduktivitas elektrolit kasebut dhewe. Luwih akeh uyah litium ing elektrolit sing disosiasi, luwih akeh jumlah migrasi lan luwih dhuwur konduktivitas. Konduktivitas dhuwur, lan luwih cepet tingkat konduksi ion, polarisasi luwih cilik, lan kinerja baterei luwih apik ing suhu sing kurang. Mulane, konduktivitas listrik 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.
Konduktivitas elektrolit ana hubungane karo komposisi elektrolit Ngurangi viskositas pelarut minangka salah sawijining cara kanggo nambah konduktivitas elektrolit. Ing fluidity apik saka solvent ing kurang Suhu njamin transportasi ion, lan film elektrolit ngalangi kawangun dening elektrolit ing elektroda negatif ing suhu kurang uga tombol kanggo mengaruhi konduksi ion lithium, lan RSEI minangka impedansi utama baterei lithium-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.
Pakar 2: Faktor utama sing mbatesi kinerja baterei lithium-ion ing suhu rendah yaiku paningkatan resistensi difusi Li + ing suhu sing sithik, dudu film SEI.
Karakteristik suhu rendah bahan elektroda positif kanggo baterei lithium-ion
Karakteristik suhu rendah bahan katoda baterei lithium-ion
1. karakteristik suhu kurang saka bahan elektroda positif dilapisi
1. Karakteristik suhu rendah saka bahan katoda struktur berlapis
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.
Struktur dilapisi ora mung nduweni kinerja tingkat unparalleled saluran difusi ion lithium siji-dimensi, nanging uga nduweni stabilitas struktur saluran telung dimensi Iku bahan katoda baterei lithium-ion komersial paling awal. Zat perwakilan kalebu LiCoO2, Li(Co1-xNix)O2 lan Li(Ni,Co,Mn)O2, lsp.
Xie Xiaohua et al. sinau LiCoO2 / MCMB lan nguji karakteristik pangisi daya lan discharging suhu rendah.
Xie Xiaohua lan liya-liyane nggunakake LiCoO2 / MCMB minangka obyek riset lan nguji karakteristik pangisian daya lan discharge 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 ℃).
Asil nuduhake yen suhu mudhun, platform discharge mudhun saka 3.762V (0 ℃) dadi 3.207V (–30 ℃ total kapasitas baterei uga mudhun banget saka 78.98mA·h (0 ℃) kanggo 68.55mA·h); (-30°C).
2. Karakteristik suhu kurang saka bahan katoda terstruktur spinel
2. Karakteristik suhu kurang saka bahan katoda struktur spinel
Materi katoda LiMn2O4 terstruktur spinel nduweni kaluwihan biaya murah lan ora beracun amarga ora ana unsur Co.
Materi katoda struktur spinel LiMn2O4 ora ngemot unsur Co, saengga nduweni kaluwihan biaya murah lan ora beracun.
Nanging, status valensi variabel Mn lan efek Jahn Teller saka Mn3+ nyebabake ketidakstabilan struktural lan kebalikan komponen iki.
Nanging, kahanan 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.
Peng Zhengshun et al nuding metu sing cara preparation beda duwe impact luwih ing kinerja elektrokimia saka bahan katoda LiMn2O4 Njupuk Rct minangka conto: ing Rct saka LiMn2O4 disintesis dening-suhu dhuwur-phase ngalangi luwih dhuwur tinimbang sing disintesis. kanthi metode sol-gel, lan fenomena iki dumadi ing ion lithium. Alesane utamane amarga metode sintesis sing beda duwe pengaruh sing luwih gedhe ing kristal lan morfologi produk.
3. Karakteristik suhu kurang saka bahan katoda sistem fosfat
3. Karakteristik suhu rendah bahan katoda sistem fosfat
LiFePO4, bebarengan karo bahan ternary, wis dadi bahan elektroda positif utama kanggo baterei daya amarga stabilitas volume banget lan safety.
Materi katoda struktur spinel LiMn2O4 ora ngemot unsur Co, saengga nduweni kaluwihan biaya murah lan ora beracun.
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.
Amarga stabilitas lan safety volume banget, LiFePO4, bebarengan karo bahan terner, wis dadi awak utama bahan katoda saiki kanggo baterei daya. Kinerja suhu kurang saka lithium wesi fosfat utamane amarga materi kasebut minangka insulator, kanthi konduktivitas elektronik sing kurang, diffusivity ion lithium sing kurang, lan konduktivitas sing kurang ing suhu sing kurang, sing nambah resistensi internal baterei lan kena pengaruh banget. polarisasi. Pangisian daya baterei lan discharge diblokir, supaya suhu kurang Kinerja ora becik.
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 ℃.
Nalika Gu Yijie et al nyinaoni prilaku pangisian daya lan discharge saka LiFePO4 ing suhu sing kurang, dheweke nemokake yen efisiensi Coulombic mudhun saka 100% ing 55 ° C dadi 96% ing 0 ° C lan 64% ing -20 ° C voltase discharge mudhun saka 3.11V ing 55°C Mudhun kanggo 2.62V ing –20°C.
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.
Xing et al nggunakake nanokarbon kanggo ngowahi LiFePO4 lan nemokake yen sawise nambahake agen konduktif nanokarbon, sifat elektrokimia saka LiFePO4 kurang sensitif marang suhu lan kinerja suhu kurang apik sawise modifikasi, voltase discharge LiFePO4 mundhak saka 3,40 dadi 3,40 ing 25 ° C. mudhun menyang 3.09V ing -25 ° C, nyuda mung 9.12% lan efisiensi baterei ing -25 ° C ana 57.3%, luwih saka 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.
Bubar, LiMnPO4 wis narik minat gedhe. Riset nemokake yen LiMnPO4 nduweni kaluwihan 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 ing praktik kanggo mbentuk larutan padat LiMn0.8Fe0.2PO4.
Sifat-sifat suhu rendah bahan anoda 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:
Dibandhingake karo bahan katoda, kerusakan suhu rendah bahan anoda baterei lithium-ion luwih serius.
Panliten babagan Elektrolit Suhu Kurang
Riset babagan elektrolit suhu rendah
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.
Elektrolit nduweni peran kanggo ngeterake Li + ing baterei lithium-ion, lan konduktivitas ion lan sifat pembentuk film SEI duweni pengaruh sing signifikan marang kinerja baterei ing suhu rendah. Ana telung pratondho utama kanggo ngadili kualitas elektrolit suhu rendah: konduktivitas ion, jendela elektrokimia lan reaktivitas elektroda. Tingkat saka telung indikator kasebut gumantung banget marang bahan-bahan konstituen: pelarut, elektrolit (uyah litium), lan aditif. Mula, sinau babagan sifat suhu rendah saka macem-macem bagean elektrolit penting banget kanggo ngerteni lan ningkatake kinerja baterei ing suhu rendah.
Garam litium minangka komponen penting saka elektrolit. Lithium uyah ing elektrolit ora mung bisa nambah konduktivitas ion saka solusi, nanging uga ngurangi jarak difusi Li + ing solusi. Umumé, sing luwih konsentrasi Li + ing solusi, luwih gedhe konduktivitas ion. Nanging, konsentrasi ion litium ing elektrolit ora ana hubungane karo konsentrasi uyah litium, nanging parabola. Iki amarga konsentrasi ion litium ing pelarut gumantung saka kekuatan disosiasi lan asosiasi uyah litium ing pelarut.
Panliten babagan Elektrolit Suhu Kurang
Riset babagan elektrolit suhu rendah
Saliyane komposisi baterei dhewe, faktor proses ing operasi praktis uga bisa duwe impact sing signifikan ing kinerja baterei.
Saliyane komposisi baterei dhewe, faktor proses ing operasi nyata uga bakal duwe pengaruh gedhe 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.
(1) Proses persiapan. Yaqub et al nyinaoni efek beban elektroda lan kekandelan lapisan ing kinerja suhu rendah saka baterei LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 / Graphite lan nemokake yen ing babagan retensi kapasitas, luwih cilik beban elektroda lan luwih tipis lapisan lapisan. , sing luwih apik kinerja suhu kurang.
(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.
(2) Status daya lan discharge. Petzl et al nyinaoni impact saka pangisian daya lan discharge suhu kurang ing urip siklus baterei lan ketemu sing nalika ambane discharge gedhe, iku bakal nimbulaké mundhut kapasitas luwih 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.
(3) Faktor liyane. Tlatah lumahing, ukuran pori, Kapadhetan elektroda elektroda, wettability saka elektroda lan elektrolit, lan separator 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.
Ringkesan
ngringkes
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.
Kanggo mesthekake kinerja baterei lithium-ion ing suhu rendah, poin ing ngisor iki kudu ditindakake:
(1) Mbentuk film SEI sing tipis lan padhet;
(2) Priksa manawa Li + nduweni koefisien difusi gedhe ing bahan aktif;
(3) Elektrolit nduweni konduktivitas ion dhuwur ing suhu sing kurang.
Kajaba iku, riset uga bisa nemokake cara liya kanggo fokus ing jinis lithium-ion baterei-kabeh-solid-state baterei lithium-ion liyane. Dibandhingake karo baterei lithium-ion konvensional, baterei lithium-ion kabeh solid-state, utamane baterei lithium-ion film tipis kabeh solid-state, dijangkepi bisa ngrampungake masalah atenuasi kapasitas lan masalah safety siklus baterei sing digunakake ing suhu kurang.