Kusabab batré litium-ion diasupkeun ka pasar, aranjeunna geus loba dipaké alatan kaunggulan maranéhanana umur panjang, kapasitas husus badag, sarta euweuh pangaruh memori. Pamakéan suhu low tina batré litium-ion boga masalah kayaning kapasitas low, atenuasi serius, kinerja laju siklus goréng, déposisi litium atra, sarta ékstraksi litium henteu saimbang. Sanajan kitu, ku perluasan kontinyu widang aplikasi, konstrain disababkeun ku kinerja low-suhu goréng tina accu litium-ion jadi beuki atra.

Numutkeun laporan, kapasitas ngaleupaskeun batré litium-ion dina -20 ° C ngan sakitar 31.5% tina éta dina suhu kamar. Suhu operasi batré litium-ion tradisional antara -20 sareng +55 °C. Sanajan kitu, dina widang aerospace, industri militér, kandaraan listrik, jeung sajabana, batré diperlukeun pikeun dianggo normal dina -40 ° C. Ku alatan éta, penting pisan pikeun ningkatkeun sipat suhu rendah batré Li-ion.

Faktor ngawatesan Kinerja Suhu Low Batré Li-ion

Dina lingkungan hawa low, viskositas éléktrolit naek malah sawaréh solidifies, hasilna panurunan dina konduktivitas batré litium-ion.

Kasaluyuan antara éléktrolit sareng éléktroda négatip sareng separator janten goréng dina lingkungan suhu anu handap.

Éléktroda négatip tina batré litium-ion ngagaduhan présipitasi litium anu serius dina lingkungan suhu anu rendah, sareng logam litium anu diréaksikeun sareng éléktrolit, sareng déposisi produkna nyababkeun kanaékan ketebalan antarmuka padet-éléktrolit (SEI).

Dina lingkungan suhu handap, sistem difusi batré Li-ion dina bahan aktip nurun, sarta résistansi mindahkeun muatan (Rct) ngaronjat sacara signifikan.

Diskusi ngeunaan Faktor mangaruhan Kinerja Suhu Low Batré Li-ion

Pamadegan ahli 1: Éléktrolit ngagaduhan pangaruh anu paling ageung dina kinerja suhu rendah batré litium-ion, sareng komposisi sareng sipat fisikokimia éléktrolit gaduh pangaruh anu penting dina kinerja suhu rendah batré. Masalah anu disanghareupan ku siklus batré dina suhu anu handap nyaéta: viskositas éléktrolit bakal ningkat, sareng kagancangan konduksi ion bakal langkung laun, hasilna henteu cocog tina laju migrasi éléktron tina sirkuit éksternal, janten batréna parah polarisasi, jeung muatan jeung ngurangan kapasitas ieu sharply ngurangan. Utamana lamun ngecas dina suhu low, litium ion gampang ngabentuk dendrites litium dina beungeut éléktroda négatip, hasilna gagal batré.

Kinerja suhu handap éléktrolit raket patalina jeung ukuran konduktivitas éléktrolit éta sorangan. Éléktrolit kalawan konduktivitas tinggi ngirimkeun ion gancang sarta bisa exert kapasitas leuwih dina suhu low. Beuki dissociated uyah litium dina éléktrolit, nu leuwih luhur jumlah migrasi jeung luhur konduktivitas. Nu leuwih luhur konduktivitas listrik, nu gancang laju konduksi ion, nu kirang polarisasi, jeung hadé kinerja batré dina suhu low. Ku alatan éta, konduktivitas listrik anu langkung luhur mangrupikeun kaayaan anu dipikabutuh pikeun ngahontal kinerja suhu rendah batré litium-ion anu saé.

Konduktivitas éléktrolit aya hubunganana sareng komposisi éléktrolit, sareng ngirangan viskositas pangleyur mangrupikeun salah sahiji cara pikeun ningkatkeun konduktivitas éléktrolit. The fluidity alus tina pangleyur dina suhu low nyaéta jaminan angkutan ion, sarta pilem éléktrolit padet dibentuk ku éléktrolit dina éléktroda négatip dina suhu low oge konci pikeun mangaruhan konduksi ion litium, sarta RSEI teh impedansi utama. batré litium ion dina lingkungan suhu handap.

Ahli 2: Faktor utama ngawatesan kinerja suhu low batré litium-ion nyaéta ngaronjat sharply lalawanan difusi Li + dina hawa low, sanes pilem SEI.

Sipat suhu rendah bahan katoda pikeun batré ion litium

1. Sipat hawa low bahan katoda layered

Struktur layered henteu ngan boga kinerja laju incomparable sahiji saluran difusi ion litium hiji diménsi, tapi ogé mibanda stabilitas struktural saluran tilu diménsi. Ieu bahan katoda komérsial pangheubeulna pikeun accu litium ion. Zat wawakilna nyaéta LiCoO2, Li(Co1-xNix)O2 jeung Li(Ni, Co, Mn)O2 jeung saterusna.

Xie Xiaohua et al. nyandak LiCoO2 / MCMB salaku obyék panalungtikan sareng nguji karakteristik muatan-muatan suhu rendah na.

Hasilna nunjukkeun yén kalayan turunna suhu, platform ngaleupaskeun turun tina 3.762V (0°C) ka 3.207V (-30°C); total kapasitas batre ogé turun nyirorot ti 78.98mA·h (0°C) jadi 68.55mA·h (–30°C).

2. ciri-suhu low bahan katoda spinel-terstruktur

Struktur spinel bahan katoda LiMn2O4 boga kaunggulan ongkos low jeung non-toksik sabab teu ngandung unsur Co.

Sanajan kitu, variability valénsi Mn jeung pangaruh Jahn-Teller of Mn3+ ngakibatkeun instability struktural jeung reversibility goréng tina komponén ieu.

Peng Zhengshun et al. nunjuk kaluar yén métode persiapan béda boga pangaruh hébat kana kinerja éléktrokimia bahan katoda LiMn2O4. Nyandak Rct sabagé conto: Rct of LiMn2O4 disintésis ku métode fase padet suhu luhur nyata leuwih luhur batan metoda sol-gél, sarta fenomena ieu teu kapangaruhan ku ion litium. Koéfisién difusi ogé ditingali. Alesanna nyaéta metode sintésis anu béda-béda gaduh pangaruh anu ageung kana kristalinitas sareng morfologi produk.

3. ciri hawa Low bahan katoda tina sistem fosfat

Kusabab stabilitas volume anu saé sareng kaamanan, LiFePO4, sareng bahan ternary, parantos janten badan utama bahan katoda batré kakuatan ayeuna. Kinerja hawa low goréng tina litium beusi fosfat utamana kusabab bahan na sorangan mangrupa insulator, kalawan konduktivitas éléktronik low, diffusivity ion litium goréng, sarta konduktivitas goréng dina suhu low, nu ngaronjatkeun daya tahan internal batré, nu greatly kapangaruhan ku. polarisasi, sarta ngeusi batre sarta ngurangan dihalangan. Ku alatan éta, kinerja hawa low teu idéal.

Nalika ngulik paripolah muatan-ngaleupaskeun LiFePO4 dina suhu rendah, Gu Yijie et al. kapanggih yén efisiensi coulombic na turun tina 100% dina 55 ° C nepi ka 96% dina 0 ° C jeung 64% dina -20 ° C, mungguh; tegangan ngurangan turun ti 3.11V dina 55°C. Turunkeun kana 2.62V dina -20°C.

Xing et al. dirobah LiFePO4 kalawan nanocarbon sarta kapanggih yén sanggeus nambahkeun agén conductive nanocarbon, kinerja éléktrokimia of LiFePO4 éta kirang sénsitip kana hawa, sarta kinerja hawa low ieu ningkat; tegangan ngurangan tina LiFePO4 dirobah ngaronjat tina 3.40 dina 25 °CV turun ka 3.09V dina -25 °C, panurunan ngan 9.12%; sareng efisiensi sélna dina -25 ° C nyaéta 57.3%, langkung luhur tibatan 53.4% ​​tanpa agén konduktif nano-karbon.

Anyar-anyar ieu, LiMnPO4 parantos narik seueur minat. Panaliti mendakan yén LiMnPO4 ngagaduhan kaunggulan poténsial anu luhur (4.1V), henteu aya polusi, harga murah, sareng kapasitas spésifik anu ageung (170mAh / g). Sanajan kitu, alatan konduktivitas ionik handap LiMnPO4 ti LiFePO4, Fe mindeng dipaké pikeun sawaréh ngaganti Mn pikeun ngabentuk LiMn0.8Fe0.2PO4 solusi padet dina praktekna.

Sipat suhu handap bahan anoda pikeun batré ion litium

Dibandingkeun jeung bahan éléktroda positif, deterioration suhu low tina bahan éléktroda négatip batré ion litium leuwih serius, utamana pikeun tilu alesan ieu:

Nalika ngecas na discharging dina suhu lemah sareng laju luhur, batréna serius polarized, sarta jumlah badag litium logam disimpen dina beungeut éléktroda négatip, sarta produk réaksi litium logam jeung éléktrolit umumna teu boga konduktivitas;

Tina sudut pandang térmodinamik, éléktrolit ngandung sajumlah ageung gugus polar sapertos CO sareng CN, anu tiasa ngaréaksikeun sareng bahan éléktroda négatip, sareng pilem SEI anu kabentuk langkung rentan ka suhu rendah;

Éléktroda négatif karbon hese interkalasi litium dina suhu anu rendah, sareng aya muatan asimétri sareng discharge.

gambar

Panalungtikan ngeunaan éléktrolit Suhu Low

Éléktrolit maénkeun peran ngangkut Li + dina batré litium-ion, sareng konduktivitas ionik sareng sipat ngabentuk pilem SEI gaduh dampak anu signifikan dina kinerja batré dina suhu rendah. Aya tilu indikator utama pikeun nangtoskeun pro sareng kontra éléktrolit suhu rendah: konduktivitas ionik, jandela éléktrokimia sareng réaktivitas éléktroda. Tingkat tilu indikator ieu gumantung pisan kana bahan-bahan konstituénna: pangleyur, éléktrolit (uyah litium), sareng aditif. Ku alatan éta, panalungtikan ngeunaan kinerja hawa low unggal bagian tina éléktrolit mangrupa significance gede pikeun pamahaman jeung ngaronjatkeun kinerja suhu low batréna.

Dibandingkeun sareng karbonat ranté, karakteristik suhu handap éléktrolit dumasar-EC, karbonat siklik gaduh struktur kompak, gaya akting anu ageung, sareng titik lebur sareng viskositas anu langkung luhur. Sanajan kitu, polaritasna badag dibawa ku struktur cingcin ngajadikeun eta mindeng boga konstanta diéléktrik badag. Konstanta diéléktrik badag, konduktivitas ionik tinggi, sarta sipat film-ngabentuk alus teuing tina pangleyur EC éféktif nyegah ko-insertion molekul pangleyur, nyieun eta indispensable. Ku alatan éta, lolobana sistem éléktrolit-suhu low ilahar dipaké dumasar kana EC, lajeng dicampur pangleyur molekul leutik kalawan titik lebur low.

Uyah litium mangrupikeun komponén penting tina éléktrolit. Uyah litium dina éléktrolit teu ngan bisa ningkatkeun konduktivitas ionik leyuran, tapi ogé ngurangan jarak difusi Li + dina leyuran. Sacara umum, leuwih gede konsentrasi Li+ dina leyuran, nu gede konduktivitas ionik. Sanajan kitu, konsentrasi ion litium dina éléktrolit teu patali liniér jeung konsentrasi uyah litium, tapi parabolic. Ieu kusabab konsentrasi ion litium dina pangleyur gumantung kana kakuatan disosiasi sareng pakaitna uyah litium dina pangleyur.

Panalungtikan ngeunaan éléktrolit Suhu Low

Salian komposisi batréna sorangan, faktor prosés dina operasi sabenerna ogé bakal boga dampak hébat kana kinerja batréna.
(1) Prosés persiapan. Yaqub et al. nalungtik pangaruh beban éléktroda jeung ketebalan palapis dina kinerja hawa low of LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 / accu Graphite sarta kapanggih yén dina watesan ingetan kapasitas, nu leutik beban éléktroda jeung thinner lapisan palapis, nu hadé low. kinerja suhu. .

(2) Kaayaan muatan jeung ngurangan. Petzl et al. nalungtik pangaruh kaayaan muatan-ngaleupaskeun-suhu low on hirup siklus batré, sarta kapanggih yén lamun jero ngurangan badag, bakal ngabalukarkeun leungitna kapasitas gede tur ngurangan hirup siklus.

(3) Faktor séjén. Wewengkon permukaan, ukuran pori, kapadetan éléktroda, kabasaan éléktroda sareng éléktrolit, sareng separator, sareng sajabana, sadayana mangaruhan kinerja suhu rendah batré litium-ion. Sajaba ti éta, pangaruh bahan jeung prosés defects dina kinerja hawa low batré teu bisa dipaliré.

nyingget

Pikeun mastikeun kinerja suhu low tina batré litium-ion, titik-titik ieu kedah dilakukeun:

(1) Ngabentuk pilem SEI ipis jeung padet;

(2) Pastikeun yén Li+ boga koefisien difusi badag dina bahan aktip;

(3) éléktrolit ngabogaan konduktivitas ionik tinggi dina suhu low.

Sajaba ti éta, panalungtikan ogé bisa manggihan cara séjén pikeun nempo tipe séjén batré litium-ion-sadayana-solid-state batré litium-ion. Dibandingkeun sareng batré litium-ion konvensional, batré litium-ion sadaya-kaayaan padet, khususna batré film ipis pilem ipis sadayana-solid, diharepkeun tiasa ngarengsekeun lengkep masalah buruk kapasitas sareng kaamanan siklus nalika batré dianggo dina. hawa low. c