ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾ വിപണിയിൽ പ്രവേശിച്ചതു മുതൽ, ദീർഘായുസ്സ്, വലിയ പ്രത്യേക ശേഷി, മെമ്മറി ഇഫക്റ്റ് എന്നിവ കാരണം അവ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു. ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ കുറഞ്ഞ താപനില ഉപയോഗത്തിന് കുറഞ്ഞ ശേഷി, ഗുരുതരമായ അറ്റൻവേഷൻ, മോശം സൈക്കിൾ നിരക്ക് പ്രകടനം, വ്യക്തമായ ലിഥിയം നിക്ഷേപം, അസന്തുലിതമായ ലിഥിയം വേർതിരിച്ചെടുക്കൽ തുടങ്ങിയ പ്രശ്നങ്ങൾ ഉണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, ആപ്ലിക്കേഷൻ ഫീൽഡുകളുടെ തുടർച്ചയായ വിപുലീകരണത്തോടെ, ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ മോശം താഴ്ന്ന-താപനില പ്രകടനം മൂലമുണ്ടാകുന്ന നിയന്ത്രണങ്ങൾ കൂടുതൽ കൂടുതൽ വ്യക്തമാവുകയാണ്.

റിപ്പോർട്ടുകൾ പ്രകാരം -20 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ ഡിസ്ചാർജ് ശേഷി ഊഷ്മാവിൽ അതിന്റെ 31.5% മാത്രമാണ്. പരമ്പരാഗത ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററികളുടെ പ്രവർത്തന താപനില -20 നും +55 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിനും ഇടയിലാണ്. എന്നിരുന്നാലും, എയ്‌റോസ്‌പേസ്, സൈനിക വ്യവസായം, വൈദ്യുത വാഹനങ്ങൾ മുതലായവയിൽ, ബാറ്ററി സാധാരണയായി -40 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ പ്രവർത്തിക്കേണ്ടതുണ്ട്. അതിനാൽ, ലി-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ താഴ്ന്ന താപനില ഗുണങ്ങൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് വലിയ പ്രാധാന്യമുണ്ട്.

ലി-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ താഴ്ന്ന താപനില പ്രകടനത്തെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ

കുറഞ്ഞ താപനിലയുള്ള അന്തരീക്ഷത്തിൽ, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ വിസ്കോസിറ്റി വർദ്ധിക്കുകയും ഭാഗികമായി ദൃഢമാവുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ ചാലകത കുറയുന്നതിന് കാരണമാകുന്നു.

ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റും നെഗറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡും സെപ്പറേറ്ററും തമ്മിലുള്ള പൊരുത്തം കുറഞ്ഞ താപനില അന്തരീക്ഷത്തിൽ മോശമാകും.

ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററിയുടെ നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന് കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ ഗുരുതരമായ ലിഥിയം മഴയുണ്ട്, കൂടാതെ അവശിഷ്ടമായ ലോഹ ലിഥിയം ഇലക്ട്രോലൈറ്റുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നു, അതിന്റെ ഉൽപ്പന്ന നിക്ഷേപം സോളിഡ്-ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഇന്റർഫേസിന്റെ (SEI) കനം വർദ്ധിക്കുന്നതിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.

കുറഞ്ഞ ഊഷ്മാവിൽ, സജീവമായ മെറ്റീരിയലിലെ ലി-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ വ്യാപന സംവിധാനം കുറയുന്നു, ചാർജ് ട്രാൻസ്ഫർ പ്രതിരോധം (Rct) ഗണ്യമായി വർദ്ധിക്കുന്നു.

ലി-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ താഴ്ന്ന താപനില പ്രകടനത്തെ ബാധിക്കുന്ന ഘടകങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള ചർച്ച

വിദഗ്ദ്ധാഭിപ്രായം 1: ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന് ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ താഴ്ന്ന-താപനില പ്രകടനത്തിൽ ഏറ്റവും വലിയ സ്വാധീനമുണ്ട്, കൂടാതെ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ഘടനയും ഫിസിക്കോകെമിക്കൽ ഗുണങ്ങളും ബാറ്ററിയുടെ താഴ്ന്ന-താപനില പ്രകടനത്തിൽ ഒരു പ്രധാന സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു. താഴ്ന്ന ഊഷ്മാവിൽ ബാറ്ററി സൈക്കിൾ നേരിടുന്ന പ്രശ്നങ്ങൾ ഇവയാണ്: ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ വിസ്കോസിറ്റി വർദ്ധിക്കും, അയോൺ ചാലക വേഗത മന്ദഗതിയിലാകും, ഇത് ബാഹ്യ സർക്യൂട്ടിന്റെ ഇലക്ട്രോൺ മൈഗ്രേഷൻ വേഗതയുടെ പൊരുത്തക്കേടിലേക്ക് നയിക്കുന്നു, അതിനാൽ ബാറ്ററി കഠിനമായി ധ്രുവീകരിക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ ചാർജും ഡിസ്ചാർജ് ശേഷിയും കുത്തനെ കുറയുന്നു. പ്രത്യേകിച്ച് താഴ്ന്ന ഊഷ്മാവിൽ ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ, ലിഥിയം അയോണുകൾ നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ലിഥിയം ഡെൻഡ്രൈറ്റുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് ബാറ്ററി തകരാറിലാകുന്നു.

ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ താഴ്ന്ന താപനില പ്രകടനം ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ചാലകതയുടെ വലിപ്പവുമായി അടുത്ത ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ഉയർന്ന ചാലകതയുള്ള ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് അയോണുകളെ വേഗത്തിൽ കൈമാറുകയും കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ കൂടുതൽ ശേഷി ചെലുത്തുകയും ചെയ്യും. ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റിലെ ലിഥിയം ഉപ്പ് എത്രത്തോളം വേർപിരിയുന്നുവോ അത്രയധികം കുടിയേറ്റങ്ങളുടെ എണ്ണവും ഉയർന്ന ചാലകതയുമാണ്. ഉയർന്ന വൈദ്യുതചാലകത, വേഗത്തിലുള്ള അയോൺ ചാലക നിരക്ക്, ധ്രുവീകരണം കുറയുന്നു, കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ ബാറ്ററിയുടെ മികച്ച പ്രകടനം. അതിനാൽ, ഉയർന്ന വൈദ്യുതചാലകത ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ നല്ല താഴ്ന്ന-താപനില പ്രകടനം കൈവരിക്കുന്നതിന് ആവശ്യമായ ഒരു വ്യവസ്ഥയാണ്.

ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ചാലകത ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ഘടനയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ ലായകത്തിന്റെ വിസ്കോസിറ്റി കുറയ്ക്കുന്നത് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ചാലകത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു മാർഗമാണ്. കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ ലായകത്തിന്റെ നല്ല ദ്രവത്വം അയോൺ ഗതാഗതത്തിന്റെ ഗ്യാരണ്ടിയാണ്, കൂടാതെ കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ നെഗറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡിൽ ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റ് രൂപം കൊള്ളുന്ന സോളിഡ് ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റ് ഫിലിം ലിഥിയം അയോണുകളുടെ ചാലകതയെ ബാധിക്കുന്നതിനുള്ള താക്കോലാണ്, കൂടാതെ RSEI ആണ് പ്രധാന പ്രതിരോധം. താഴ്ന്ന ഊഷ്മാവിൽ ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററികൾ.

വിദഗ്ധൻ 2: ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ താഴ്ന്ന താപനില പ്രകടനത്തെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന പ്രധാന ഘടകം താഴ്ന്ന താപനിലയിൽ കുത്തനെ വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന Li+ ഡിഫ്യൂഷൻ പ്രതിരോധമാണ്, SEI ഫിലിം അല്ല.

ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററികൾക്കുള്ള കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ കുറഞ്ഞ താപനില ഗുണങ്ങൾ

1. ലേയേർഡ് കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ കുറഞ്ഞ താപനില ഗുണങ്ങൾ

ലേയേർഡ് ഘടനയ്ക്ക് ഏകമാന ലിഥിയം അയോൺ ഡിഫ്യൂഷൻ ചാനലുകളുടെ താരതമ്യപ്പെടുത്താനാവാത്ത നിരക്ക് പ്രകടനം മാത്രമല്ല, ത്രിമാന ചാനലുകളുടെ ഘടനാപരമായ സ്ഥിരതയുമുണ്ട്. ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററികൾക്കായുള്ള ആദ്യകാല വാണിജ്യ കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലാണിത്. അതിന്റെ പ്രതിനിധി പദാർത്ഥങ്ങൾ LiCoO2, Li(Co1-xNix)O2, Li(Ni, Co, Mn)O2 തുടങ്ങിയവയാണ്.

Xie Xiaohua et al. LiCoO2/MCMB എന്ന ഗവേഷണ വസ്തുവായി എടുത്ത് അതിന്റെ കുറഞ്ഞ താപനിലയുള്ള ചാർജ്-ഡിസ്ചാർജ് സവിശേഷതകൾ പരീക്ഷിച്ചു.

താപനില കുറയുന്നതിനനുസരിച്ച് ഡിസ്ചാർജ് പ്ലാറ്റ്‌ഫോം 3.762V (0 ° C) ൽ നിന്ന് 3.207V (-30 ° C) ആയി കുറയുന്നുവെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു; മൊത്തം ബാറ്ററി ശേഷി 78.98mA·h (0°C) ൽ നിന്ന് 68.55mA·h (–30°C) ആയി കുത്തനെ കുറയുന്നു.

2. സ്പൈനൽ ഘടനയുള്ള കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ താഴ്ന്ന താപനില സവിശേഷതകൾ

സ്‌പൈനൽ ഘടന LiMn2O4 കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലിന് കുറഞ്ഞ വിലയും വിഷരഹിതതയും ഉള്ള ഗുണങ്ങളുണ്ട്, കാരണം അതിൽ Co ഘടകം അടങ്ങിയിട്ടില്ല.

എന്നിരുന്നാലും, Mn-ന്റെ വാലൻസ് വേരിയബിലിറ്റിയും Mn3+ ന്റെ Jahn-Teller ഇഫക്റ്റും ഈ ഘടകത്തിന്റെ ഘടനാപരമായ അസ്ഥിരതയിലേക്കും മോശമായ റിവേഴ്സിബിലിറ്റിയിലേക്കും നയിക്കുന്നു.

Peng Zhengshun et al. LiMn2O4 കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രകടനത്തിൽ വ്യത്യസ്ത തയ്യാറെടുപ്പ് രീതികൾ വലിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നുവെന്ന് ചൂണ്ടിക്കാട്ടി. ഒരു ഉദാഹരണമായി Rct എടുക്കുക: ഉയർന്ന താപനില സോളിഡ്-ഫേസ് രീതി ഉപയോഗിച്ച് സമന്വയിപ്പിച്ച LiMn2O4 ന്റെ Rct സോൾ-ജെൽ രീതിയേക്കാൾ വളരെ കൂടുതലാണ്, ഈ പ്രതിഭാസത്തെ ലിഥിയം അയോണുകൾ ബാധിക്കില്ല. ഡിഫ്യൂഷൻ കോഫിഫിഷ്യന്റും പ്രതിഫലിക്കുന്നു. കാരണം, വ്യത്യസ്ത സിന്തസിസ് രീതികൾ ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റിയിലും രൂപഘടനയിലും വലിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു.

3. ഫോസ്ഫേറ്റ് സിസ്റ്റത്തിന്റെ കാഥോഡ് വസ്തുക്കളുടെ കുറഞ്ഞ താപനില സവിശേഷതകൾ

അതിന്റെ മികച്ച വോളിയം സ്ഥിരതയും സുരക്ഷയും കാരണം, LiFePO4, ത്രിതീയ മെറ്റീരിയലുകൾക്കൊപ്പം, നിലവിലെ പവർ ബാറ്ററി കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ പ്രധാന ബോഡിയായി മാറി. ലിഥിയം അയേൺ ഫോസ്ഫേറ്റിന്റെ താഴ്ന്ന താപനില പ്രകടനത്തിന് കാരണം അതിന്റെ മെറ്റീരിയൽ തന്നെ ഒരു ഇൻസുലേറ്ററാണ്, കുറഞ്ഞ ഇലക്ട്രോണിക് ചാലകത, മോശം ലിഥിയം അയോൺ ഡിഫ്യൂസിവിറ്റി, കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ മോശം ചാലകത എന്നിവ ബാറ്ററിയുടെ ആന്തരിക പ്രതിരോധം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ബാറ്ററിയുടെ ആന്തരിക പ്രതിരോധം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. ധ്രുവീകരണം, ബാറ്ററി ചാർജും ഡിസ്ചാർജും തടസ്സപ്പെട്ടു. അതിനാൽ, കുറഞ്ഞ താപനില പ്രകടനം അനുയോജ്യമല്ല.

താഴ്ന്ന താപനിലയിൽ LiFePO4-ന്റെ ചാർജ്-ഡിസ്ചാർജ് സ്വഭാവം പഠിക്കുമ്പോൾ, Gu Yijie et al. അതിന്റെ കൂലോംബിക് കാര്യക്ഷമത യഥാക്രമം 100°C-ൽ 55%-ൽ നിന്ന് 96°C-ൽ 0%-ഉം -64°C-ൽ 20%-ഉം കുറഞ്ഞതായി കണ്ടെത്തി; ഡിസ്ചാർജ് വോൾട്ടേജ് 3.11V ൽ നിന്ന് 55 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ കുറഞ്ഞു. -2.62°C-ൽ 20V ആയി കുറയ്ക്കുക.

Xing et al. നാനോകാർബൺ ഉപയോഗിച്ച് LiFePO4 പരിഷ്കരിച്ചു, നാനോകാർബൺ കണ്ടക്റ്റീവ് ഏജന്റ് ചേർത്തതിന് ശേഷം, LiFePO4 ന്റെ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രകടനം താപനിലയോട് കുറഞ്ഞ സെൻസിറ്റീവ് ആണെന്നും കുറഞ്ഞ താപനില പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തിയെന്നും കണ്ടെത്തി; പരിഷ്കരിച്ച LiFePO4-ന്റെ ഡിസ്ചാർജ് വോൾട്ടേജ് 3.40 °CV 25-ൽ നിന്ന് –3.09°C-ൽ 25V ആയി വർദ്ധിച്ചു, ഇത് 9.12% മാത്രം കുറഞ്ഞു; നാനോ-കാർബൺ ചാലക ഏജന്റ് ഇല്ലാതെ 25% ​​എന്നതിനേക്കാൾ കൂടുതലാണ് –57.3°C-ൽ അതിന്റെ സെൽ കാര്യക്ഷമത 53.4%.

അടുത്തിടെ, LiMnPO4 വളരെയധികം താൽപ്പര്യം ആകർഷിച്ചു. ഉയർന്ന സാധ്യതയുള്ള (4V), മലിനീകരണമില്ല, കുറഞ്ഞ വില, വലിയ നിർദ്ദിഷ്ട ശേഷി (4.1mAh/g) എന്നിവയുടെ ഗുണങ്ങൾ LiMnPO170-ന് ഉണ്ടെന്ന് പഠനം കണ്ടെത്തി. എന്നിരുന്നാലും, LiFePO4 നേക്കാൾ LiMnPO4-ന്റെ അയോണിക് ചാലകത കുറവായതിനാൽ, പ്രായോഗികമായി LiMn0.8Fe0.2PO4 ഖര ലായനി രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് Mn-നെ ഭാഗികമായി മാറ്റിസ്ഥാപിക്കാൻ Fe ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്.

ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററികൾക്കുള്ള ആനോഡ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ കുറഞ്ഞ താപനില ഗുണങ്ങൾ

പോസിറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡ് മെറ്റീരിയലുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററിയുടെ നെഗറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡ് മെറ്റീരിയലിന്റെ താഴ്ന്ന താപനില തകർച്ച കൂടുതൽ ഗുരുതരമാണ്, പ്രധാനമായും ഇനിപ്പറയുന്ന മൂന്ന് കാരണങ്ങളാൽ:

കുറഞ്ഞ താപനിലയിലും ഉയർന്ന നിരക്കിലും ചാർജ് ചെയ്യുകയും ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ, ബാറ്ററി ഗുരുതരമായി ധ്രുവീകരിക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ വലിയ അളവിൽ ലോഹ ലിഥിയം നിക്ഷേപിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, കൂടാതെ ലോഹ ലിഥിയം, ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് എന്നിവയുടെ പ്രതികരണ ഉൽപ്പന്നത്തിന് പൊതുവെ ചാലകതയില്ല;

ഒരു തെർമോഡൈനാമിക് വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന്, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ CO, CN പോലുള്ള ധ്രുവഗ്രൂപ്പുകളുടെ ഒരു വലിയ സംഖ്യ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, അവയ്ക്ക് നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് മെറ്റീരിയലുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ രൂപംകൊണ്ട SEI ഫിലിം കുറഞ്ഞ താപനിലയ്ക്ക് കൂടുതൽ വിധേയമാണ്;

കാർബൺ നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ ലിഥിയം ഇന്റർകലേറ്റ് ചെയ്യാൻ പ്രയാസമാണ്, കൂടാതെ അസമമായ ചാർജും ഡിസ്ചാർജും ഉണ്ട്.

ചിതം

താഴ്ന്ന താപനില ഇലക്ട്രോലൈറ്റിനെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണം

ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളിൽ Li+ കൊണ്ടുപോകുന്നതിൽ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് പങ്ക് വഹിക്കുന്നു, കൂടാതെ അതിന്റെ അയോണിക് ചാലകതയും SEI ഫിലിം രൂപീകരണ ഗുണങ്ങളും ബാറ്ററിയുടെ താഴ്ന്ന-താപനില പ്രകടനത്തിൽ കാര്യമായ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു. താഴ്ന്ന താപനിലയിലുള്ള ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളുടെ ഗുണദോഷങ്ങൾ വിലയിരുത്തുന്നതിന് മൂന്ന് പ്രധാന സൂചകങ്ങളുണ്ട്: അയോണിക് ചാലകത, ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ വിൻഡോ, ഇലക്ട്രോഡ് പ്രതിപ്രവർത്തനം. ഈ മൂന്ന് സൂചകങ്ങളുടെ നില അതിന്റെ ഘടക പദാർത്ഥങ്ങളെ വലിയ അളവിൽ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു: ലായകങ്ങൾ, ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് (ലിഥിയം ഉപ്പ്), അഡിറ്റീവുകൾ. അതിനാൽ, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ഓരോ ഭാഗത്തിന്റെയും താഴ്ന്ന താപനില പ്രകടനത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണം ബാറ്ററിയുടെ താഴ്ന്ന താപനിലയുടെ പ്രകടനം മനസ്സിലാക്കുന്നതിനും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും വളരെ പ്രാധാന്യമർഹിക്കുന്നു.

ചെയിൻ കാർബണേറ്റുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ഇസി അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റുകളുടെ താഴ്ന്ന താപനില സവിശേഷതകൾ, സൈക്ലിക് കാർബണേറ്റുകൾക്ക് ഒതുക്കമുള്ള ഘടനയും വലിയ പ്രവർത്തന ശക്തിയും ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്കവും വിസ്കോസിറ്റിയും ഉണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, റിംഗ് ഘടന കൊണ്ടുവരുന്ന വലിയ ധ്രുവീകരണം അതിനെ പലപ്പോഴും ഒരു വലിയ വൈദ്യുത സ്ഥിരാങ്കം ഉണ്ടാക്കുന്നു. ഇസി ലായകങ്ങളുടെ വലിയ വൈദ്യുത സ്ഥിരാങ്കം, ഉയർന്ന അയോണിക് ചാലകത, മികച്ച ഫിലിം-ഫോർമിംഗ് പ്രോപ്പർട്ടികൾ എന്നിവ ലായക തന്മാത്രകളുടെ സഹ-പ്രവേശനത്തെ ഫലപ്രദമായി തടയുകയും അവയെ ഒഴിച്ചുകൂടാനാവാത്തതാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അതിനാൽ, സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ലോ-ടെമ്പറേച്ചർ ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റ് സിസ്റ്റങ്ങളിൽ ഭൂരിഭാഗവും EC യെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്, തുടർന്ന് ചെറിയ ദ്രവണാങ്കം ഉള്ള ചെറിയ തന്മാത്ര ലായകമാണ്.

ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ഒരു പ്രധാന ഘടകമാണ് ലിഥിയം ഉപ്പ്. ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലെ ലിഥിയം ഉപ്പ് ലായനിയുടെ അയോണിക് ചാലകത മെച്ചപ്പെടുത്തുക മാത്രമല്ല, ലായനിയിലെ Li+ ന്റെ വ്യാപന ദൂരം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യും. പൊതുവേ, ലായനിയിൽ Li+ ന്റെ സാന്ദ്രത കൂടുന്തോറും അയോണിക് ചാലകത വർദ്ധിക്കും. എന്നിരുന്നാലും, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലെ ലിഥിയം അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത ലിഥിയം ലവണങ്ങളുടെ സാന്ദ്രതയുമായി രേഖീയമായി ബന്ധപ്പെട്ടിട്ടില്ല, മറിച്ച് പരാബോളിക് ആണ്. കാരണം, ലായകത്തിലെ ലിഥിയം അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത ലായകത്തിലെ ലിഥിയം ലവണങ്ങളുടെ വിഘടനത്തിന്റെയും സംയോജനത്തിന്റെയും ശക്തിയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

താഴ്ന്ന താപനില ഇലക്ട്രോലൈറ്റിനെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണം

ബാറ്ററിയുടെ ഘടനയ്ക്ക് പുറമേ, യഥാർത്ഥ പ്രവർത്തനത്തിലെ പ്രോസസ്സ് ഘടകങ്ങളും ബാറ്ററിയുടെ പ്രകടനത്തിൽ വലിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തും.
(1) തയ്യാറാക്കൽ പ്രക്രിയ. യാക്കൂബ് തുടങ്ങിയവർ. LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 /Graphite ബാറ്ററികളുടെ കുറഞ്ഞ താപനില പ്രകടനത്തിൽ ഇലക്‌ട്രോഡ് ലോഡിന്റെയും കോട്ടിംഗ് കനത്തിന്റെയും സ്വാധീനം പഠിച്ചു, ശേഷി നിലനിർത്തലിന്റെ കാര്യത്തിൽ, ഇലക്‌ട്രോഡ് ലോഡും കനം കുറഞ്ഞതുമായ കോട്ടിംഗ് ലെയറും മികച്ചത് കുറവാണെന്ന് കണ്ടെത്തി. താപനില പ്രകടനം. .

(2) ചാർജിന്റെയും ഡിസ്ചാർജിന്റെയും അവസ്ഥ. Petzl et al. ബാറ്ററി സൈക്കിൾ ലൈഫിൽ താഴ്ന്ന-താപനില ചാർജ്-ഡിസ്ചാർജ് അവസ്ഥയുടെ സ്വാധീനം പഠിച്ചു, ഡിസ്ചാർജിന്റെ ആഴം വലുതായിരിക്കുമ്പോൾ, അത് വലിയ ശേഷി നഷ്ടപ്പെടുകയും സൈക്കിൾ ആയുസ്സ് കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുമെന്ന് കണ്ടെത്തി.

(3) മറ്റ് ഘടകങ്ങൾ. ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം, സുഷിരങ്ങളുടെ വലിപ്പം, ഇലക്‌ട്രോഡ് സാന്ദ്രത, ഇലക്‌ട്രോഡിന്റെയും ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റിന്റെയും വെറ്റബിലിറ്റി, സെപ്പറേറ്റർ തുടങ്ങിയവയെല്ലാം ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ താഴ്ന്ന-താപനില പ്രകടനത്തെ ബാധിക്കുന്നു. കൂടാതെ, ബാറ്ററിയുടെ കുറഞ്ഞ താപനില പ്രകടനത്തിൽ മെറ്റീരിയൽ, പ്രോസസ്സ് വൈകല്യങ്ങളുടെ സ്വാധീനം അവഗണിക്കാനാവില്ല.

സംഗഹിക്കുക

ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ കുറഞ്ഞ താപനില പ്രകടനം ഉറപ്പാക്കാൻ, ഇനിപ്പറയുന്ന പോയിന്റുകൾ ചെയ്യേണ്ടതുണ്ട്:

(1) നേർത്തതും ഇടതൂർന്നതുമായ ഒരു SEI ഫിലിം രൂപപ്പെടുത്തുക;

(2) സജീവമായ മെറ്റീരിയലിൽ Li+ ന് ഒരു വലിയ ഡിഫ്യൂഷൻ കോഫിഫിഷ്യന്റ് ഉണ്ടെന്ന് ഉറപ്പാക്കുക;

(3) ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന് കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ ഉയർന്ന അയോണിക് ചാലകതയുണ്ട്.

കൂടാതെ, മറ്റൊരു തരത്തിലുള്ള ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി-ഓൾ-സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി നോക്കാനുള്ള മറ്റൊരു മാർഗവും ഗവേഷണത്തിന് കണ്ടെത്താനാകും. പരമ്പരാഗത ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ഓൾ-സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾ, പ്രത്യേകിച്ച് ഓൾ-സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് നേർത്ത-ഫിലിം ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾ, ബാറ്ററികൾ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ ശേഷി ക്ഷയവും സൈക്കിൾ സുരക്ഷയും പൂർണ്ണമായും പരിഹരിക്കുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. കുറഞ്ഞ താപനില. സി