Tan iyo markii baytariyada lithium-ion ay soo galeen suuqa, si weyn ayaa loo isticmaalay sababtoo ah faa’iidooyinka cimrigooda dheer, awood weyn oo gaar ah, iyo wax saameyn ah oo xusuusta ah. Isticmaalka heerkulka hooseeya ee baytariyada lithium-ion waxay leedahay dhibaatooyin sida awood hoose, hoos u dhac halis ah, waxqabadka heerka wareegga oo liita, dhigista lithium cad, iyo soo saarista lithium-ka oo aan dheellitirnayn. Si kastaba ha ahaatee, iyada oo fidinta joogtada ah ee goobaha codsiga, caqabadaha ay sababaan waxqabadka heerkulka hooseeya ee baytariyada lithium-ion ayaa noqda mid aad iyo aad u muuqda.

Sida laga soo xigtay warbixinnada, awoodda soo daynta baytariyada lithium-ion ee -20 ° C waa kaliya 31.5% taas heerkulka qolka. Heerkulka shaqada baytariyada dhaqameed ee lithium-ion waa inta u dhaxaysa -20 iyo +55 °C. Si kastaba ha ahaatee, dhinacyada hawada, warshadaha milatariga, baabuurta korontada, iwm, batteriga ayaa looga baahan yahay inuu si caadi ah u shaqeeyo -40 ° C. Sidaa darteed, waa muhiim in la hagaajiyo sifooyinka heerkulka hooseeya ee baytariyada Li-ion.

Qodobbada Xakameeya Heerkulka Hoose ee baytariyada Li-ion

Deegaanka heerkulka hooseeya, viscosity ee elektrolytka ayaa kor u kaca oo xitaa qayb ahaan wuu adkeeyaa, taasoo keentay hoos u dhac ku yimaada hab-socodka baytariyada lithium-ion.

Iswaafajinta udhaxeysa elektrolytka iyo electrode taban iyo kala soocida waxay noqotaa mid liidata jawi heerkul hooseeya.

Electrode-ka taban ee baytariga lithium-ion wuxuu leeyahay roobab lithium halis ah oo hoos yimaada jawiga heerkulka hooseeya, iyo lithium birta degdega ah waxay la falgashaa electrolyte, iyo kaydinta alaabta waxay keenaysaa korodhka dhumucda interneedka adag-electrolyte (SEI).

Deegaanka heerkulka hooseeya, nidaamka fidinta baytariyada Li-ion ee walxaha firfircoon ayaa hoos u dhacaya, iyo caabbinta wareejinta kharashka (Rct) ayaa si weyn u kordheysa.

Wadahadal ku saabsan Qodobbada Saameynaya Heerkulka Hooseeya ee baytariyada Li-ion

Fikradda khubarada 1: Electrolyt-ku waxa uu saamaynta ugu wayn ku leeyahay heerkulka hooseeya ee baytariyada lithium-ion, ka kooban iyo walxaha physicochemical ee electrolyte-ka ayaa saamayn muhiim ah ku leh heerkulka hoose ee baytariyada. Dhibaatooyinka soo wajaha wareegga batteriga ee heerkulka hooseeya waa: viscosity ee elektrolytka ayaa kordhin doona, xawaraha ion-ku wuxuu noqonayaa mid gaabis ah, taasoo keenaysa is-waafajinta xawaaraha socdaalka elektaroonigga ah ee wareegga dibadda, sidaas darteed baytariyadu si aad ah ayey u kala duwan yihiin. iyo awoodda dallacaadda iyo soo saarista si aad ah ayaa loo dhimay. Gaar ahaan marka lagu dallaco heerkul hooseeya, ions lithium waxay si fudud u sameeyaan lithium dendrites oogada korantada taban, taasoo keenta in baytarigu xumaado.

Waxqabadka heerkulka hooseeya ee korantada waxay si dhow ula xiriirtaa xajmiga korantada korantada lafteeda. Electrolyte-ka leh kororka sare wuxuu si degdeg ah u gudbiyaa ions wuxuuna ku samayn karaa awood dheeraad ah heerkulka hooseeya. Mar kasta oo milixda lithium-ka ee ku jirta elektrolytka ay kala qaybsanto, tirada guuritaanka ayaa badanaysa oo kor u kaca tamarta. Mar kasta oo korontadu ay sarreyso, waxaa si degdeg ah u dhaqso badanaya heerka hagidda ion, waxaa yaraanaya polarization-ka, waxaana sii fiicnaanaya waxqabadka batteriga heerkulka hooseeya. Sidaa darteed, korantada sare ee korantada waa xaalad lagama maarmaan ah si loo gaaro waxqabadka heerkulka hooseeya ee baytariyada lithium-ion.

Daawashada korantada waxay la xiriirtaa halabuurka elektrolytka, yareynta viscosity ee dareeraha waa mid ka mid ah siyaabaha lagu wanaajinayo conductivity electrolyte. Dheecaannada wanaagsan ee dareeraha heerkulka hooseeya waa dammaanadda gaadiidka ion, iyo filimka adag ee elektrolytka ee uu sameeyay electrolyte ee korantada xun ee heerkulka hooseeya sidoo kale waa furaha saameynaya socodka ions lithium, RSEI waa caqabadda ugu weyn. ee baytariyada lithium ion ee jawiga heerkulka hooseeya.

Khabiirka 2: Qodobka ugu muhiimsan ee xaddidaya waxqabadka heerkulka hooseeya ee baytariyada lithium-ion waa caabbinta Li + fidinta aadka u kordhay ee heerkulka hooseeya, maaha filimka SEI.

Tilmaamaha heerkulka hooseeya ee walxaha cathode ee baytariyada lithium ion

1. Heerkulka hoose ee walxaha cathode ee lakabka ah

Qaab dhismeedka lakabka ah kaliya maaha inuu leeyahay waxqabadka heerka aan la barbar dhigi karin ee kanaalada fidinta lithium ion hal-cabbir ah, laakiin sidoo kale wuxuu leeyahay xasilloonida qaab dhismeedka kanaalada saddex-geesoodka ah. Waa shayga ugu horreeya ee ganacsi ee cathode ee baytariyada lithium ion. Walxaha matalo waa LiCoO2, Li (Co1-xNix) O2 iyo Li (Ni, Co, Mn) O2 iyo wixii la mid ah.

Xie Xiaohua iyo al. waxay u qaadatay LiCoO2/MCMB sidii shayga cilmi-baadhista oo ay tijaabisay sifooyinkeeda kharash-bixinta heerkulka-hoose.

Natiijooyinku waxay muujinayaan in hoos u dhaca heerkulka, goobta dheecaanku ay hoos uga dhacdo 3.762V (0 ° C) ilaa 3.207V (-30 ° C); awoodda guud ee baytarigu sidoo kale aad ayuu hoos ugu dhacay 78.98mA·h (0°C) ilaa 68.55mA·h (-30°C).

2. Tilmaamaha heerkulka-hooseeya ee qalabka cathode-qaabaysan ee lafdhabarta

Qaab dhismeedka lafdhabarta ee LiMn2O4 maaddada cathode waxay leedahay faa’iidooyinka qiimo jaban iyo sun la’aan sababtoo ah kuma jiraan Co element.

Si kastaba ha ahaatee, kala duwanaanshiyaha qiimaha Mn iyo saamaynta Jahn-Teller ee Mn3+ waxay u horseedaan xasillooni la’aanta qaabdhismeedka iyo soo noqoshada liidata ee qaybtan.

Peng Zhenghun iyo al. ayaa tilmaamay in hababka diyaarinta ee kala duwan ay saameyn weyn ku leeyihiin waxqabadka korantada ee qalabka LiMn2O4. Qaadashada Rct tusaale ahaan: Rct of LiMn2O4 oo lagu farsameeyay heer kulka sare ee habka adag-wejiga ayaa aad uga sarreeya habka sol-gel, dhacdadan ma saameynayso ion lithium. Isku-dhafka fidinta ayaa sidoo kale ka muuqda. Sababta ayaa ah in hababka kala duwan ee isku dhafan ay saameyn weyn ku leeyihiin crystallinity iyo morphology ee alaabta.

3. Tilmaamaha heerkulka hooseeya ee qalabka cathode ee nidaamka fosfatka

Sababtoo ah xasilloonida mugga wanaagsan iyo badbaadada, LiFePO4, oo ay weheliso agabka ternary, ayaa noqday jidhka ugu muhiimsan ee qalabka cathode ee hadda jira. Heerkulka lithium birta fosfateed ee lithium-ka oo aad u liidata ayaa ah inta badan sababta oo ah maadada lafteedu waa insulator, oo leh koronto elektaroonik ah oo hooseeya, lithium ion diffusivity oo liita, iyo heerkulka hooseeya oo hooseeya, taas oo kordhisa caabbinta gudaha ee baytariga, taas oo ay si weyn u saamayso polarization, iyo kharashka batteriga iyo sii dayntu waa la xannibay. Sidaa darteed, heerkulka hooseeya Waxqabadku maaha mid ku habboon.

Markaad barato habdhaqanka lacag-bixinta ee LiFePO4 heerkulka hooseeya, Gu Yijie et al. waxay ogaatay in waxtarkeeda coulombic ay hoos uga dhacday 100% 55°C ilaa 96% at 0°C iyo 64% at -20°C, siday u kala horreeyaan; danab soo daayo ayaa hoos ka 3.11V at 55 ° C. Hoos u dhig ilaa 2.62V at -20°C.

Xing iyo al. wax laga beddelay LiFePO4 oo leh nanocarbon oo la ogaaday in ka dib marka lagu daro wakiilka nanocarbon conductive conductive, waxqabadka korantada ee LiFePO4 wuxuu ahaa mid xasaasi u ah heerkulka, iyo waxqabadka heerkulka hooseeya ayaa la hagaajiyay; korantada dheecaanka ee LiFePO4 ee wax laga beddelay ayaa ka kordhay 3.40 at 25 °CV hoos u dhaca 3.09V at -25 ° C, hoos u dhac kaliya 9.12%; iyo waxtarkeeda unug ee -25°C waa 57.3%, taas oo ka sarraysa 53.4% ​​iyada oo aan lahayn wakiilka nano-carbon conductive.

Dhawaan, LiMnPO4 ayaa soo jiidatay xiiso badan. Daraasadu waxay ogaatay in LiMnPO4 ay leedahay faa’iidooyinka awood sare leh (4.1V), wasakh la’aan, qiimo jaban, iyo awood gaar ah oo weyn (170mAh/g). Si kastaba ha ahaatee, iyadoo ay ugu wacan tahay dhaqdhaqaaqa hoosaadka ionic ee LiMnPO4 marka loo eego LiFePO4, Fe waxaa badanaa loo isticmaalaa in qayb ahaan lagu beddelo Mn si loo sameeyo LiMn0.8Fe0.2PO4 xal adag oo ficil ahaan ah.

Tilmaamaha heerkulka hooseeya ee alaabta anode ee baytariyada lithium ion

Marka la barbar dhigo walxaha korantada togan, heerkulka hoose ee xumaanta walxaha korantada taban ee baytariga lithium ion waa ka sii daran, inta badan saddexda sababood ee soo socda:

Marka lagu dallaco oo lagu dallaciyo heerkulka hooseeya iyo heerka sare, batteriga si dhab ah ayuu polarized, iyo xaddi badan oo lithium bir ah ayaa lagu shubaa dusha sare ee electrode taban, iyo wax soo saarka falcelinta ee lithium biraha iyo electrolyte guud ahaan ma laha conductivity;

Marka laga eego aragtida heerkulbeegga, electrolyte-ku wuxuu ka kooban yahay kooxo badan oo polar ah sida CO iyo CN, kuwaas oo ka falcelin kara walxaha korantada xun, iyo filimka SEI ee la sameeyay ayaa aad ugu nugul heerkulka hooseeya;

Electrode-ka xun ee kaarboonku way adagtahay in la isku xidho lithium heerkulka hooseeya, waxaana jira lacag asymmetric ah iyo dareere.

sawir

Cilmi-baadhis ku saabsan Korontada Heerkulka Hoose

Electrolyte-ku waxa uu ka ciyaaraa doorka qaadista Li + ee baytariyada lithium-ion, iyo hab-dhaqankeeda ionic iyo SEI-samaynta guryaha ayaa saamayn weyn ku leh waxqabadka heerkulka hooseeya ee batteriga. Waxaa jira saddex tilmaame oo waaweyn oo lagu qiimeeyo faa’iidooyinka iyo khasaarooyinka elektrolytka heerkulka hooseeya: kororka ionic, daaqadda korantada iyo falcelinta korantada. Heerka saddexdan tilmaame waxay ku xidhan tahay ilaa xad walxaha ay ka kooban tahay: dareeraha, elektrolytka (milixda lithium), iyo waxyaabaha lagu daro. Sidaa darteed, cilmi baarista ku saabsan waxqabadka heerkulka hooseeya ee qayb kasta oo ka mid ah elektrolytka ayaa muhiimad weyn u leh fahamka iyo hagaajinta heerkulka hooseeya ee batteriga.

Marka la barbar dhigo kaarboonaydhyada silsiladda ah, sifooyinka heerkulka hooseeya ee elektrolytka-ku-saleysan EC, kaarboonayooyinka wareeggu waxay leeyihiin qaab-dhismeed is haysta, xoog wax-qabad oo ballaaran, iyo barta dhalaalka sare iyo viscosity. Si kastaba ha ahaatee, polarity weyn oo ay keentay qaab dhismeedka giraanta ayaa ka dhigaysa in ay inta badan leedahay dielectric joogto ah oo weyn. Joogtada dielectric weyn, conductivity ionic sare, iyo sifooyinka film-samaynta fiican ee dareerayaasha EC si wax ku ool ah ayaa looga hortagayaa wada-galinta molecules dareeraha, iyaga oo ka dhigaysa lama huraan. Sidaa darteed, inta badan nidaamyada korantada heerkulka hooseeya ee caadi ahaan loo isticmaalo waxay ku saleysan yihiin EC, ka dibna isku qasan dareeraha molecule Yaryar oo leh barta dhalaalaysa hoose.

Lithium cusbo waa qayb muhiim ah oo ka mid ah electrolyte. Milixda lithium ee ku jirta korantada kaliya ma hagaajin karto socodka ionic ee xalka, laakiin sidoo kale waxay yaraynaysaa fogaanta faafinta ee Li + ee xalka. Guud ahaan, inta badan xooga saarista Li + ee xalka, way sii weyn tahay dhaqdhaqaaqa ionic. Si kastaba ha ahaatee, xoojinta ion lithium-ka ee ku jirta elektrolytka lama xidhiidho fiirsiga milixda lithium-ka, laakiin waa parabolic. Tani waa sababta oo ah xoojinta ion lithium ee dareeraha waxay ku xiran tahay xoogga kala-baxa iyo isku-dhafka milixda lithium ee dareeraha.

Cilmi-baadhis ku saabsan Korontada Heerkulka Hoose

Marka lagu daro isku-dhafka batteriga laftiisa, qodobbada habka ee hawlgalka dhabta ah ayaa sidoo kale saameyn weyn ku yeelan doona waxqabadka batteriga.
(1) Habka diyaarinta. Yacquub iyo al. dersay saamaynta load electrode iyo dhumucdiisuna daahan on waxqabadka heerkulka hooseeya ee baytariyada LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 / Graphite iyo ogaaday in marka la eego xajinta awoodda, load electrode yar iyo khafiif ah lakabka daahan, ka wanaagsan ee hoose waxqabadka heerkulka. .

(2) Xaaladda dacwadda iyo ka saarista. Petzl iyo al. waxa ay daraasad ku sameeyeen saamaynta heerkulka-hooseeya ee soo dayntu ku leedahay nolosha meertada baytari,waxana la ogaaday in marka qotada dheecaanku weyn yahay,ay sababi doonto lumitaanka awooda iyo dhimista nolosha meertada.

(3) Qodobo kale. Aagga dusha sare, cabbirka daloolka, cufnaanta korantada, qoyaanka korantada iyo korantada, iyo kala-soocida, iwm, dhammaantood waxay saameeyaan waxqabadka heerkulka hooseeya ee baytariyada lithium-ion. Intaa waxaa dheer, saameynta walxaha iyo cilladaha habka ee waxqabadka heerkulka hooseeya ee batteriga lama iska indho tiri karo.

Soo koob

Si loo hubiyo waxqabadka heerkulka hooseeya ee baytariyada lithium-ion, qodobada soo socda ayaa loo baahan yahay in la sameeyo:

(1) Samee filim SEI dhuuban oo cufan;

(2) Hubi in Li+ uu leeyahay isku-xidhnaan fidineed oo weyn oo ku jira walxaha firfircoon;

(3) Electrolyte-ku waxa uu leeyahay conductivity ion sare oo heerkul hooseeya.

Intaa waxaa dheer, cilmi-baaristu waxay sidoo kale heli kartaa hab kale oo lagu eego nooc kale oo batari lithium-ion ah-dhammaan-adag-state batari lithium-ion. Marka la barbar dhigo baytariyada lithium-ion ee caadiga ah, baytariyada lithium-ion oo dhan-adag, gaar ahaan dhammaan-filim khafiif ah baytariyada lithium-ion, ayaa la filayaa inay si buuxda u xalliyaan dhibaatada awoodda qudhunka iyo badbaadada wareegga marka baytariyada loo isticmaalo heerkulka hooseeya. c