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 диметилсулфитом (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 електролите ниске температуре.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 на ниским температурама утичу 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: 27.07.2023