Төмен температуралы ортада литий-ионды батарея өнімділігі тамаша емес.Жиі қолданылатын литий-ионды аккумуляторлар -10 ° C температурада жұмыс істегенде, олардың максималды зарядтау және разрядтау сыйымдылығы және терминал кернеуі қалыпты температурамен салыстырғанда айтарлықтай төмендейді [6], разряд температурасы -20 ° C дейін төмендегенде, қол жетімді сыйымдылық тіпті 25 ° C бөлме температурасында 1/3 дейін азаяды, разряд температурасы төмен болған кезде, кейбір литий батареялары «өлі батарея» күйіне еніп, тіпті зарядтау және разрядтау әрекеттерін жасай алмайды.
1, Төмен температурадағы литий-ионды батареялардың сипаттамалары
(1) Макроскопиялық
Төмен температурада литий-ионды аккумулятордың сипаттамалық өзгерістері келесідей: температураның үздіксіз төмендеуімен омдық кедергі және поляризациялық кедергі әртүрлі дәрежеде артады;Литий-ионды аккумулятордың зарядсыздану кернеуі қалыпты температурадан төмен.Төмен температурада зарядтау және разрядтау кезінде оның жұмыс кернеуі қалыпты температураға қарағанда тезірек көтеріледі немесе төмендейді, бұл оның максималды пайдалануға болатын сыйымдылығы мен қуатының айтарлықтай төмендеуіне әкеледі.
(2) Микроскопиялық
Төмен температурада литий-ионды батареялардың өнімділігінің өзгеруі негізінен келесі маңызды факторлардың әсерінен болады.Қоршаған ортаның температурасы -20℃ төмен болған кезде сұйық электролит қатып, оның тұтқырлығы күрт артады, ал иондық өткізгіштігі төмендейді.Оң және теріс электродтық материалдарда литий иондарының диффузиясы баяу жүреді;Литий ионын еріту қиын, ал оның SEI пленкасында берілуі баяу және зарядты тасымалдау кедергісі артады.Литий дендриті мәселесі әсіресе төмен температурада байқалады.
2, литий-иондық батареялардың төмен температуралық өнімділігін шешу үшін
Төмен температуралық ортаны қанағаттандыру үшін жаңа электролиттік сұйықтық жүйесін жобалау;Тасымалдау жылдамдығын жеделдету және беру қашықтығын қысқарту үшін оң және теріс электрод құрылымын жақсарту;Кедергіні азайту үшін оң және теріс қатты электролит интерфейсін басқарыңыз.
(1) электролиттік қоспалар
Тұтастай алғанда, функционалдық қоспаларды пайдалану аккумулятордың төмен температуралық өнімділігін жақсартудың және тамаша SEI пленкасын қалыптастыруға көмектесетін ең тиімді және үнемді әдістердің бірі болып табылады.Қазіргі уақытта қоспалардың негізгі түрлері изоцианаттар негізіндегі қоспалар, күкірт негізіндегі қоспалар, иондық сұйық қоспалар және бейорганикалық литий тұзы қоспалары болып табылады.
Мысалы, диметилсульфит (DMS) күкірт негізіндегі қоспалар, тиісті қалпына келтіру белсенділігі бар және оның қалпына келтіру өнімдері мен литий иондарымен байланысуы винилсульфатқа (DTD) қарағанда әлсіз болғандықтан, органикалық қоспаларды пайдалануды жеңілдету интерфейстің кедергісін арттырады, теріс электрод интерфейсінің пленкасының неғұрлым тұрақты және жақсы иондық өткізгіштігі.Диметилсульфитпен (DMS) ұсынылған сульфитті эфирлер жоғары диэлектрлік өткізгіштікке және кең жұмыс температурасы диапазонына ие.
(2) Электролиттің еріткіші
Дәстүрлі литий-ионды аккумулятор электролиті 1 моль литий гексафторофосфатты (LiPF6) EC, PC, VC, DMC, метил этил карбонат (EMC) немесе диэтил карбонат (DEC) сияқты аралас еріткішке еріту болып табылады, мұнда құрамы еріткіш, балқу температурасы, диэлектрлік өтімділік, тұтқырлық және литий тұзымен үйлесімділік батареяның жұмыс температурасына елеулі әсер етеді.Қазіргі уақытта коммерциялық электролит -20 ℃ және одан төмен температуралық ортада қолданған кезде қатаю оңай, төмен диэлектрлік тұрақты литий тұзының диссоциациялануын қиындатады, ал тұтқырлық батареяның ішкі кедергісін және төмен болуы үшін тым жоғары. кернеу платформасы.Литий-ионды аккумуляторлар бар еріткіш қатынасын оңтайландыру арқылы, мысалы, TiO2(B)/ графен теріс электродында A болатындай электролит формуласын оңтайландыру (EC:PC:EMC=1:2:7) арқылы төмен температурада жақсырақ өнімділікке ие болуы мүмкін. сыйымдылығы ~240 мА сағ g-1 кезінде -20℃ және 0,1 A g-1 ток тығыздығы.Немесе жаңа төмен температуралы электролит еріткіштерін жасаңыз.Төмен температурада литий-ионды аккумуляторлардың нашар өнімділігі негізінен электрод материалына Li+ ендіру процесі кезінде Li+ баяу ерітуімен байланысты.Li+ және еріткіш молекулалары арасындағы байланыс энергиясы төмен заттарды, мысалы, 1, 3-диоксопентилен (DIOX) таңдауға болады және электрод материалы ретінде наноөлшемді литий титанат батареяның төмендетілген диффузия коэффициентін өтеу үшін аккумулятор сынамасын құрастыру үшін пайдаланылады. төмен температурада жақсырақ өнімділікке қол жеткізу үшін ультра төмен температураларда электродтық материал.
(3) литий тұзы
Қазіргі уақытта коммерциялық LiPF6 ионының жоғары өткізгіштігі бар, қоршаған ортадағы жоғары ылғалдылық талаптары, нашар термиялық тұрақтылық және су реакциясындағы HF сияқты жаман газдар қауіпсіздік қаупін тудыруы мүмкін.Литий дифтороксалаты бораты (LiODFB) өндіретін қатты электролит пленкасы жеткілікті тұрақты және жақсырақ төмен температура өнімділігі мен жоғары жылдамдық өнімділігіне ие.Бұл LiODFB литий диоксалат боратының (LiBOB) және LiBF4 сияқты артықшылықтарына ие болғандықтан.
3. Түйіндеме
Литий-ионды батареялардың төмен температуралық өнімділігіне электрод материалдары мен электролиттер сияқты көптеген аспектілер әсер етеді.Электродтық материалдар мен электролит сияқты көптеген перспективалардан жан-жақты жақсарту литий-иондық батареяларды қолдану мен дамытуға ықпал етуі мүмкін, ал литий батареяларын қолдану перспективасы жақсы, бірақ технологияны одан әрі зерттеулерде дамыту және жетілдіру қажет.
Жіберу уақыты: 27 шілде 2023 ж