የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ወደ ገበያው ከገቡበት ጊዜ ጀምሮ ረጅም ጊዜ የመቆየት, ትልቅ ልዩ አቅም እና የማስታወስ ችሎታ የሌላቸው ጥቅሞች ምክንያት በሰፊው ጥቅም ላይ ውለዋል. ዝቅተኛ የሙቀት መጠን የሊቲየም-አዮን ባትሪዎችን መጠቀም እንደ ዝቅተኛ አቅም፣ ከባድ መመናመን፣ ደካማ ዑደት ፍጥነት፣ ግልጽ የሆነ የሊቲየም ማስቀመጫ እና ያልተመጣጠነ የሊቲየም ማውጣት ያሉ ችግሮች አሉት። ይሁን እንጂ የመተግበሪያ መስኮችን ቀጣይነት ባለው መስፋፋት, የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ደካማ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን አፈፃፀም ያስከተለው እገዳዎች ይበልጥ ግልጽ እየሆኑ መጥተዋል.

እንደ ሪፖርቶች ከሆነ የሊቲየም-አዮን ባትሪዎችን በ -20 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ የማውጣት አቅም በክፍል ሙቀት ውስጥ 31.5% ብቻ ነው. የባህላዊ ሊቲየም-አዮን ባትሪዎች የስራ ሙቀት ከ -20 እና +55 ° ሴ መካከል ነው። ይሁን እንጂ በአይሮፕላን, በወታደራዊ ኢንዱስትሪ, በኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎች, ወዘተ መስኮች, ባትሪው በመደበኛነት በ -40 ° ሴ እንዲሠራ ያስፈልጋል. ስለዚህ, የ Li-ion ባትሪዎችን ዝቅተኛ የሙቀት ባህሪያት ለማሻሻል ትልቅ ጠቀሜታ አለው.

የ Li-ion ባትሪዎች ዝቅተኛ የሙቀት መጠን አፈጻጸምን የሚገድቡ ምክንያቶች

በዝቅተኛ የሙቀት መጠን ውስጥ, የኤሌክትሮላይት ውዝዋዜ ይጨምራል እና እንዲያውም በከፊል ይጠናከራል, በዚህም ምክንያት የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች የመንቀሳቀስ ችሎታ ይቀንሳል.

በኤሌክትሮላይት እና በአሉታዊ ኤሌክትሮድ እና በሴፕተሩ መካከል ያለው ተኳሃኝነት ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ባለው አካባቢ ውስጥ ደካማ ይሆናል.

የሊቲየም-አዮን ባትሪ አሉታዊ ኤሌክትሮድ በዝቅተኛ የሙቀት መጠን ውስጥ ከባድ የሊቲየም ዝናብ አለው ፣ እና የተንሰራፋው ብረት ሊቲየም ከኤሌክትሮላይት ጋር ምላሽ ይሰጣል ፣ እና የምርት ማስቀመጫው ወደ ጠንካራ-ኤሌክትሮላይት በይነገጽ ውፍረት (ሲኢአይ) ይጨምራል።

በዝቅተኛ የሙቀት መጠን ውስጥ, በንቁ ነገሮች ውስጥ የ Li-ion ባትሪዎች ስርጭት ስርዓት ይቀንሳል, እና የኃይል ማስተላለፊያ መከላከያ (Rct) በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል.

የ Li-ion ባትሪዎች ዝቅተኛ የሙቀት መጠን አፈፃፀም ላይ ተጽዕኖ በሚያሳድሩ ምክንያቶች ላይ ውይይት

የባለሙያዎች አስተያየት 1: ኤሌክትሮላይት በሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራል, እና የኤሌክትሮላይት ስብጥር እና ፊዚኮኬሚካላዊ ባህሪያት በባትሪው ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ላይ ጠቃሚ ተጽእኖ አላቸው. በዝቅተኛ የሙቀት መጠን የባትሪው ዑደት የሚያጋጥሙት ችግሮች የኤሌክትሮላይት መጠኑ ይጨምራል ፣ እና የ ion conduction ፍጥነት ቀርፋፋ ይሆናል ፣ በዚህም ምክንያት የውጭው ዑደት የኤሌክትሮን ፍልሰት ፍጥነት አለመመጣጠን ፣ ስለዚህ ባትሪው በከባድ ፖላራይዝድ ፣ እና የመሙላት እና የማስወጣት አቅም በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳል. በተለይም በዝቅተኛ የሙቀት መጠን በሚሞሉበት ጊዜ ሊቲየም ions በቀላሉ በአሉታዊው ኤሌክትሮድ ወለል ላይ ሊቲየም ዴንራይትስ ይፈጥራሉ ፣ ይህም የባትሪ ውድቀት ያስከትላል።

የኤሌክትሮላይቱ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን አፈፃፀም ከኤሌክትሮላይቱ ራሱ የመንቀሳቀስ መጠን ጋር በቅርበት ይዛመዳል. ከፍተኛ ኮንዳክሽን ያለው ኤሌክትሮላይት ionዎችን በፍጥነት ያስተላልፋል እና በዝቅተኛ የሙቀት መጠን የበለጠ አቅም ሊፈጥር ይችላል። በኤሌክትሮላይት ውስጥ ያለው የሊቲየም ጨው በይበልጥ የተከፋፈለው የፍልሰቶች ቁጥር ከፍ ያለ ሲሆን የእንቅስቃሴው ከፍ ያለ ይሆናል። የኤሌትሪክ ኮንዳክሽን ከፍ ባለ መጠን የ ion conduction ፍጥነቱ ፈጣን ነው, ፖላራይዜሽን ይቀንሳል, እና የባትሪው ዝቅተኛ የሙቀት መጠን የተሻለ አፈጻጸም ነው. ስለዚህ የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ዝቅተኛ የሙቀት መጠን አፈፃፀም ለማግኘት ከፍተኛ የኤሌክትሪክ ምቹነት አስፈላጊ ሁኔታ ነው.

የኤሌክትሮላይት እንቅስቃሴ ከኤሌክትሮላይት ስብጥር ጋር የተያያዘ ነው, እና የሟሟን viscosity መቀነስ የኤሌክትሮላይትን አሠራር ለማሻሻል አንዱ መንገድ ነው. በዝቅተኛ የሙቀት መጠን ያለው የሟሟ ጥሩ ፈሳሽ የ ion ትራንስፖርት ዋስትና ነው ፣ እና በዝቅተኛ የሙቀት መጠን በኤሌክትሮላይት የተፈጠረው ጠንካራ ኤሌክትሮላይት ፊልም እንዲሁ የሊቲየም ions እንቅስቃሴን ለመጉዳት ቁልፍ ነው ፣ እና RSEI ዋነኛው እክል ነው። በዝቅተኛ የአየር ሙቀት አካባቢዎች ውስጥ የሊቲየም ion ባትሪዎች.

ኤክስፐርት 2፡ የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ዝቅተኛ የሙቀት መጠን አፈጻጸምን የሚገድበው ዋናው ነገር በዝቅተኛ የሙቀት መጠን የ Li+ ስርጭት መቋቋም እንጂ የ SEI ፊልም አይደለም።

ለሊቲየም ion ባትሪዎች የካቶድ ቁሳቁሶች ዝቅተኛ የሙቀት ባህሪያት

1. የተደራረቡ የካቶድ ቁሳቁሶች ዝቅተኛ የሙቀት ባህሪያት

የተነባበረው መዋቅር የአንድ-ልኬት ሊቲየም ion ስርጭት ቻናሎች ተወዳዳሪ የሌለው የፍጥነት አፈጻጸም ብቻ ሳይሆን የሶስት አቅጣጫዊ ሰርጦች መዋቅራዊ መረጋጋትም አለው። ለሊቲየም ion ባትሪዎች የመጀመሪያው የንግድ ካቶድ ቁሳቁስ ነው። የእሱ ተወካይ ንጥረ ነገሮች LiCoO2, Li (Co1-xNix) O2 እና Li (Ni, Co, Mn) O2 እና የመሳሰሉት ናቸው.

Xie Xiaohua እና ሌሎች. LiCoO2/MCMB ን እንደ የምርምር ነገር ወስዶ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን መሙላት ባህሪያቱን ሞክሯል።

ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት የሙቀት መጠኑን በመቀነስ, የመልቀቂያ መድረክ ከ 3.762V (0 ° C) ወደ 3.207V (-30 ° C) ይቀንሳል; አጠቃላይ የባትሪ አቅም እንዲሁ ከ78.98mA·h (0°C) ወደ 68.55mA·h (-30°C) በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳል።

2. በአከርካሪነት የተዋቀሩ የካቶድ ቁሳቁሶች ዝቅተኛ የሙቀት ባህሪያት

የአከርካሪ አወቃቀሩ LiMn2O4 ካቶድ ቁሳቁስ አነስተኛ ዋጋ ያለው እና መርዛማ ያልሆነ ጠቀሜታዎች አሉት ምክንያቱም የ Co element ስለሌለው።

ሆኖም የMn የቫሌንስ ተለዋዋጭነት እና የጃን-ቴለር የMn3+ ውጤት ወደ መዋቅራዊ አለመረጋጋት እና የዚህን አካል ደካማ መቀልበስ ያመራል።

Peng Zhenghun እና ሌሎች. የተለያዩ የዝግጅት ዘዴዎች በ LiMn2O4 ካቶድ ቁሳቁሶች ኤሌክትሮኬሚካላዊ አፈፃፀም ላይ ትልቅ ተጽእኖ እንዳላቸው አመልክቷል. Rct ን እንደ ምሳሌ ብንወስድ፡ በከፍተኛ ሙቀት ጠንካራ-ደረጃ ዘዴ የተቀናበረው Rct of LiMn2O4 ከሶል-ጄል ዘዴ በእጅጉ የላቀ ነው፣ እና ይህ ክስተት በሊቲየም ions አይጎዳም። የስርጭት መጠኑም ይንጸባረቃል። ምክንያቱ የተለያዩ የማዋሃድ ዘዴዎች በምርቶቹ ክሪስታሊኒቲ እና ሞርፎሎጂ ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራሉ.

3. የፎስፌት ሲስተም የካቶድ ቁሳቁሶች ዝቅተኛ የሙቀት ባህሪያት

እጅግ በጣም ጥሩ በሆነ የድምፅ መረጋጋት እና ደህንነት ምክንያት LiFePO4 ከ ternary ቁሶች ጋር, የአሁኑ የኃይል ባትሪ ካቶድ ቁሳቁሶች ዋና አካል ሆኗል. የሊቲየም ብረት ፎስፌት ደካማ ዝቅተኛ የሙቀት አፈፃፀም በዋነኝነት የሚጠቀሰው ቁሱ ራሱ ኢንሱሌተር ስለሆነ ዝቅተኛ የኤሌክትሮኒካዊ እንቅስቃሴ ፣ ደካማ የሊቲየም ion ስርጭት እና ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ያለው ሲሆን ይህም የባትሪውን ውስጣዊ የመቋቋም አቅም ይጨምራል ፣ ይህም በከፍተኛ ሁኔታ ይጎዳል። ፖላራይዜሽን፣ እና የባትሪው ክፍያ እና መልቀቅ እንቅፋት ሆነዋል። ስለዚህ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን አፈፃፀም ተስማሚ አይደለም.

በዝቅተኛ የሙቀት መጠን የ LiFePO4 ቻርጅ-ፈሳሽ ባህሪን ሲያጠና, Gu Yijie et al. የኮሎምቢክ ውጤታማነት ከ 100% በ 55 ° ሴ ወደ 96% በ 0 ° ሴ እና 64% በ -20 ° ሴ ዝቅ ብሏል; የመልቀቂያው ቮልቴጅ ከ 3.11V በ 55 ° ሴ ቀንሷል. በ -2.62 ° ሴ ወደ 20V ቀንስ።

Xing እና ሌሎች. LiFePO4ን በናኖካርቦን የተሻሻለ እና ናኖካርቦን ኮንዳክቲቭ ኤጀንት ከጨመረ በኋላ የ LiFePO4 ኤሌክትሮኬሚካላዊ አፈፃፀም የሙቀት መጠኑ አነስተኛ እንደሆነ እና ዝቅተኛ የሙቀት መጠን አፈፃፀም ተሻሽሏል ። የተሻሻለው LiFePO4 የመልቀቂያ ቮልቴጅ ከ 3.40 በ 25 °CV ወደ 3.09V በ -25 ° ሴ ዝቅ ብሏል, የ 9.12% ብቻ ቅናሽ; እና በ -25 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ያለው የሴል ውጤታማነት 57.3% ነው, ይህም ከ 53.4% ​​በላይ ነው ያለ ናኖ-ካርቦን ማስተላለፊያ ወኪል.

በቅርቡ፣ LiMnPO4 ብዙ ፍላጎትን ስቧል። ጥናቱ እንደሚያሳየው LiMnPO4 ከፍተኛ አቅም ያለው (4.1 ቪ)፣ ምንም ብክለት፣ ዝቅተኛ ዋጋ እና ትልቅ ልዩ አቅም (170mAh/g) ጥቅሞች አሉት። ነገር ግን፣ የ LiMnPO4 ዝቅተኛ ionክ conductivity ከ LiFePO4 ይልቅ፣ Fe ብዙ ጊዜ Mn ን በከፊል በመተካት LiMn0.8Fe0.2PO4 ጠንከር ያለ መፍትሄ በተግባር ላይ ይውላል።

ለሊቲየም ion ባትሪዎች የአኖድ ቁሳቁሶች ዝቅተኛ የሙቀት ባህሪያት

ከአዎንታዊ ኤሌክትሮድ ቁሳቁስ ጋር ሲነፃፀር ፣ የሊቲየም ion ባትሪ አሉታዊ ኤሌክትሮድ ቁሳቁስ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን መበላሸቱ የበለጠ ከባድ ነው ፣ በዋነኝነት በሚከተሉት ሶስት ምክንያቶች ።

በዝቅተኛ የሙቀት መጠን እና ከፍተኛ ፍጥነት በሚሞሉበት ጊዜ ባትሪው በቁም ፖላራይዝድ ነው, እና ብረት ሊቲየም ትልቅ መጠን አሉታዊ electrode ወለል ላይ ተቀማጭ, እና ብረት ሊቲየም እና ኤሌክትሮ ምላሽ ምርት በአጠቃላይ conductivity የለውም;

እይታ ቴርሞዳይናሚክስ ነጥብ ጀምሮ, ኤሌክትሮ እንደ CO እና CN ያሉ የዋልታ ቡድኖች መካከል ትልቅ ቁጥር ይዟል, አሉታዊ electrode ቁሳዊ ጋር ምላሽ ይችላሉ, እና የተቋቋመው SEI ፊልም ዝቅተኛ የሙቀት መጠን የተጋለጠ ነው;

የካርቦን ኔጌቲቭ ኤሌክትሮድ በዝቅተኛ የሙቀት መጠን ሊቲየምን ለመገጣጠም አስቸጋሪ ነው, እና ያልተመጣጠነ ክፍያ እና ፍሳሽ አለ.

ሥዕል

በዝቅተኛ የሙቀት መጠን ኤሌክትሮላይት ላይ ምርምር

ኤሌክትሮላይት በሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ውስጥ Li+ን የማጓጓዝ ሚና ይጫወታል, እና ion conductivity እና SEI ፊልም የመፍጠር ባህሪያት በባትሪው ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራሉ. ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ኤሌክትሮላይቶች ጥቅሞችን እና ጉዳቶችን ለመገምገም ሶስት ዋና ዋና አመልካቾች አሉ-ionic conductivity, electrochemical window and electrode reactivity. የእነዚህ ሶስት አመላካቾች ደረጃ በአብዛኛው የተመካው በተካተቱት ንጥረ ነገሮች ላይ ነው-መሟሟት, ኤሌክትሮላይት (ሊቲየም ጨው) እና ተጨማሪዎች. ስለዚህ በእያንዳንዱ የኤሌክትሮላይት ክፍል ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ላይ የተደረገው ምርምር የባትሪውን ዝቅተኛ የሙቀት መጠን አፈፃፀም ለመረዳት እና ለማሻሻል ትልቅ ጠቀሜታ አለው.

ከሰንሰለት ካርቦኔትስ ጋር ሲነፃፀር በ EC ላይ የተመሰረቱ ኤሌክትሮላይቶች ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ባህሪያት, ሳይክሊክ ካርቦኔትስ የታመቀ መዋቅር, ትልቅ ኃይል ያለው እና ከፍተኛ የማቅለጫ ነጥብ እና viscosity አላቸው. ይሁን እንጂ የቀለበት አሠራር ያመጣው ትልቅ ፖላሪቲ ብዙውን ጊዜ ትልቅ የዲኤሌክትሪክ ቋሚነት እንዲኖረው ያደርገዋል. ትልቁ ዳይኤሌክትሪክ ቋሚ፣ ከፍተኛ ionክ conductivity እና እጅግ በጣም ጥሩ የፊልም አፈጣጠር ባህሪያት የኢሲ አሟሟት የሟሟ ሞለኪውሎችን በደንብ እንዳይገቡ ይከላከላል፣ ይህም አስፈላጊ ያደርጋቸዋል። ስለዚህ, በአብዛኛው ጥቅም ላይ የሚውሉት ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ኤሌክትሮላይት ስርዓቶች በ EC ላይ የተመሰረቱ ናቸው, ከዚያም የተቀላቀሉ አነስተኛ ሞለኪውሎች ከዝቅተኛ የማቅለጫ ነጥብ ጋር.

የሊቲየም ጨው የኤሌክትሮላይት አስፈላጊ አካል ነው. በኤሌክትሮላይት ውስጥ ያለው የሊቲየም ጨው የመፍትሄውን የ ion conductivity ለማሻሻል ብቻ ሳይሆን በመፍትሔው ውስጥ የ Li + ስርጭትን ርቀትን ይቀንሳል. በአጠቃላይ, በመፍትሔው ውስጥ ያለው የ Li + መጠን የበለጠ መጠን, የ ion ኮንዳክሽን የበለጠ ይሆናል. ነገር ግን፣ በኤሌክትሮላይት ውስጥ ያለው የሊቲየም ions ክምችት ከሊቲየም ጨዎች ክምችት ጋር በቀጥታ የተያያዘ አይደለም፣ ነገር ግን ፓራቦሊክ ነው። ይህ የሆነበት ምክንያት በሟሟ ውስጥ ያለው የሊቲየም ionዎች ክምችት በሟሟ ውስጥ ባለው የሊቲየም ጨዎችን መበታተን እና ውህደት ጥንካሬ ላይ የተመሰረተ ነው.

በዝቅተኛ የሙቀት መጠን ኤሌክትሮላይት ላይ ምርምር

ከባትሪው ስብጥር በተጨማሪ በእውነተኛው አሠራር ውስጥ ያሉ የሂደት ምክንያቶች በባትሪው አፈጻጸም ላይ ትልቅ ተጽእኖ ይኖራቸዋል.
(1) የዝግጅት ሂደት. ያዕቆብ እና ሌሎች. በሊኒ0.6Co0.2Mn0.2O2 / ግራፋይት ባትሪዎች ዝቅተኛ የሙቀት መጠን አፈፃፀም ላይ የኤሌክትሮድ ጭነት እና የሽፋኑ ውፍረት የሚያስከትለውን ውጤት በማጥናት ከአቅም ማቆየት አንፃር የኤሌክትሮል ጭነት አነስተኛ እና የሽፋኑ ንብርብር እየቀነሰ በሄደ መጠን ዝቅተኛው የተሻለ ይሆናል ። የሙቀት አፈፃፀም. .

(2) የመክፈያ እና የመልቀቂያ ሁኔታ. ፔትዝል እና ሌሎች. ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ቻርጅ መሙላት ሁኔታ በባትሪ ዑደት ህይወት ላይ ያለውን ተጽእኖ በማጥናት የፈሳሹ ጥልቀት ትልቅ ከሆነ ከፍተኛ የአቅም ማጣት እና የዑደት ህይወትን እንደሚቀንስ አረጋግጧል።

(3) ሌሎች ምክንያቶች. የቦታው ስፋት፣ የቀዳዳ መጠን፣ የኤሌክትሮድ እፍጋት፣ የኤሌክትሮል እና ኤሌክትሮላይት እርጥበታማነት እና መለያየት ወዘተ ሁሉም የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ላይ ተጽዕኖ ያሳድራሉ። በተጨማሪም የቁሳቁስ እና የሂደቱ ጉድለቶች በባትሪው ዝቅተኛ የሙቀት መጠን አፈፃፀም ላይ የሚያሳድሩት ተጽዕኖ ችላ ሊባል አይችልም።

ደመረ

የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ዝቅተኛ የሙቀት መጠን አፈፃፀምን ለማረጋገጥ የሚከተሉትን ነጥቦች ማከናወን ያስፈልግዎታል ።

(1) ቀጭን እና ጥቅጥቅ ያለ SEI ፊልም ይፍጠሩ;

(2) ሊ+ በንቁ ቁስ ውስጥ ትልቅ የስርጭት ቅንጅት እንዳለው ያረጋግጡ።

(3) ኤሌክትሮላይቱ በዝቅተኛ የሙቀት መጠን ውስጥ ከፍተኛ የ ion conductivity አለው.

በተጨማሪም፣ ጥናቱ ሌላ አይነት የሊቲየም-አዮን ባትሪ-ሁሉም-ጠንካራ-ግዛት ሊቲየም-አዮን ባትሪ ለማየት ሌላ መንገድ ማግኘት ይችላል። ከተለመዱት የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ጋር ሲነፃፀር ሁሉም-ጠንካራ-ግዛት ሊቲየም-አዮን ባትሪዎች በተለይም ሁሉም-ጠንካራ ስስ-ፊልም ሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ባትሪዎች በሚጠቀሙበት ጊዜ የአቅም መበስበስን እና የዑደትን ደህንነት ችግር ሙሉ በሙሉ እንደሚፈቱ ይጠበቃል. ዝቅተኛ የሙቀት መጠኖች. ሐ