У окружењу ниске температуре, перформансе литијум-јонске батерије нису идеалне. Када уобичајено коришћене литијум-јонске батерије раде на -10°Ц, њихов максимални капацитет пуњења и пражњења и напон терминала ће бити значајно смањени у поређењу са нормалном температуром [6], када температура пражњења падне на -20°Ц, расположиви капацитет ће чак и да се смање на 1/3 на собној температури од 25 ° Ц, када је температура пражњења нижа, неке литијумске батерије не могу чак ни да се пуне и испразне, улазећи у стање "мртве батерије".
1, Карактеристике литијум-јонских батерија на ниским температурама
(1) Макроскопски
Карактеристичне промене литијум-јонске батерије на ниским температурама су следеће: са континуираним смањењем температуре, омски отпор и отпор поларизације се повећавају у различитим степенима; Напон пражњења литијум-јонске батерије је нижи од напона нормалне температуре. Приликом пуњења и пражњења на ниској температури, његов радни напон расте или пада брже од оног на нормалној температури, што резултира значајним смањењем његовог максималног употребљивог капацитета и снаге.
(2) Микроскопски
Промене перформанси литијум-јонских батерија на ниским температурама су углавном последица утицаја следећих важних фактора. Када је температура околине нижа од -20 ℃, течни електролит се учвршћује, његов вискозитет нагло расте, а јонска проводљивост се смањује. Дифузија литијум јона у материјалима позитивних и негативних електрода је спора; Литијум јон се тешко раствара, а његов пренос у СЕИ филму је спор, а импеданса преноса набоја се повећава. Проблем литијум дендрита је посебно изражен на ниским температурама.
2, За решавање ниских температура литијум-јонских батерија
Дизајнирајте нови систем електролитичке течности који ће задовољити нискотемпературно окружење; Побољшајте структуру позитивне и негативне електроде да бисте убрзали брзину преноса и скратили раздаљину преноса; Контролишите позитивни и негативни интерфејс чврстог електролита да бисте смањили импедансу.
(1) адитиви за електролите
Уопштено говорећи, употреба функционалних адитива је један од најефикаснијих и најекономичнијих начина да се побољшају перформансе батерије на ниским температурама и помогне у формирању идеалног СЕИ филма. Тренутно, главне врсте адитива су адитиви на бази изоцијаната, адитиви на бази сумпора, адитиви са јонским течностима и адитиви неорганске литијумове соли.
На пример, адитиви на бази сумпора диметил сулфита (ДМС), са одговарајућом редукционом активношћу, и пошто су његови редукциони производи и везивање литијум јона слабији од винил сулфата (ДТД), ублажавање употребе органских адитива ће повећати импедансу интерфејса, како би се изградио стабилнија и боља јонска проводљивост филма интерфејса негативне електроде. Сулфитни естри представљени диметил сулфитом (ДМС) имају високу диелектричну константу и широк опсег радних температура.
(2) Растварач електролита
Традиционални електролит литијум-јонске батерије је да раствори 1 мол литијум хексафлуорофосфата (ЛиПФ6) у мешаном растварачу, као што су ЕЦ, ПЦ, ВЦ, ДМЦ, метил етил карбонат (ЕМЦ) или диетил карбонат (ДЕЦ), где је састав растварач, тачка топљења, диелектрична константа, вискозитет и компатибилност са литијумском сољу ће озбиљно утицати на радну температуру батерије. Тренутно је комерцијални електролит лако очврснути када се примени на окружење ниске температуре од -20℃ и ниже, ниска диелектрична константа отежава дисоциацију литијумове соли, а вискозитет је превисок да би унутрашњи отпор батерије био низак. напонске платформе. Литијум-јонске батерије могу имати боље перформансе на ниским температурама оптимизовањем постојећег односа растварача, као што је оптимизација формулације електролита (ЕЦ:ПЦ:ЕМЦ=1:2:7) тако да ТиО2(Б)/графенска негативна електрода има А капацитет од ~240 мА х г-1 на -20℃ и 0,1 А г-1 густине струје. Или развити нове раствараче за нискотемпературне електролите. Лоше перформансе литијум-јонских батерија на ниским температурама углавном су повезане са спором десолватацијом Ли+ током процеса уградње Ли+ у материјал електроде. Супстанце са малом енергијом везивања између Ли+ и молекула растварача, као што је 1,3-диоксопентилен (ДИОКС), могу се одабрати, а литијум титанат у наноразмери се користи као материјал електроде за склапање теста батерије да би се компензовао смањени коефицијент дифузије материјал електроде на ултра ниским температурама, како би се постигле боље перформансе на ниским температурама.
(3) литијумова со
Тренутно, комерцијални ЛиПФ6 јон има високу проводљивост, високе захтеве за влагом у околини, лошу термичку стабилност, а лоши гасови као што је ХФ у реакцији воде лако могу изазвати безбедносне опасности. Чврсти филм електролита произведен од литијум дифлуороксалат бората (ЛиОДФБ) је довољно стабилан и има боље перформансе на ниским температурама и већу брзину. То је зато што ЛиОДФБ има предности и литијум-диоксалат бората (ЛиБОБ) и ЛиБФ4.
3. Резиме
На перформансе литијум-јонских батерија при ниским температурама ће утицати многи аспекти као што су материјали електрода и електролити. Свеобухватно побољшање из више перспектива као што су материјали електрода и електролит може промовисати примену и развој литијум-јонских батерија, а изгледи за примену литијумских батерија су добри, али технологија треба да се развије и усаврши у даљим истраживањима.
Време поста: 27. јул 2023