Miért csökken a lítium akkumulátor kapacitása télen?

Miért csökken a lítium akkumulátor kapacitása télen?

Miért csökken télen a lítium akkumulátor kapacitása?

  A piacra lépésük óta a lítium-ion akkumulátorokat széles körben használják olyan előnyeik miatt, mint a hosszú élettartam, a nagy fajlagos kapacitás és a memóriahatás hiánya. A lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékletű használata olyan problémákkal jár, mint az alacsony kapacitás, erős csillapítás, gyenge ciklusteljesítmény, nyilvánvaló lítiumfejlődés, valamint a lítium kiegyensúlyozatlan eltávolítása és behelyezése. Az alkalmazási területek folyamatos bővülésével azonban egyre nyilvánvalóbbá válnak azok a korlátok, amelyeket a lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékletű teljesítménye okoz.

A lítium-ion akkumulátorok piacra lépése óta széles körben alkalmazzák őket olyan előnyeik miatt, mint a hosszú élettartam, a nagy fajlagos kapacitás és a memóriaeffektus hiánya. Az alacsony hőmérsékleten használt lítium-ion akkumulátorok olyan problémákkal küzdenek, mint az alacsony kapacitás, komoly csillapítás, gyenge ciklusteljesítmény, nyilvánvaló lítiumkiválás, valamint kiegyensúlyozatlan lítium deinterkaláció és deinterkaláció. Az alkalmazási területek bővülésével azonban egyre nyilvánvalóbbá váltak a lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékletű gyenge teljesítménye okozta korlátok.

A jelentések szerint a lítium-ion akkumulátorok kisütési kapacitása -20 ℃-on csak körülbelül 31,5%-a a szobahőmérsékleten lévőnek. A hagyományos lítium-ion akkumulátorok -20-+55 ℃ közötti hőmérsékleten működnek. Mindazonáltal olyan területeken, mint a repülés, a katonai és az elektromos járművek, szükséges, hogy az akkumulátor -40 ℃-on normálisan működjön. Ezért a lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékletű tulajdonságainak javítása nagy jelentőséggel bír.

A jelentések szerint a lítium-ion akkumulátorok kisütési kapacitása -20°C-on csak körülbelül 31,5%-a a szobahőmérsékleten lévőnek. A hagyományos lítium-ion akkumulátorok üzemi hőmérséklete -20~+55 ℃ között van. A repülőgépiparban, a hadiiparban, az elektromos járművekben és más területeken azonban az akkumulátoroknak -40°C-on kell normálisan működniük. Ezért a lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékletű tulajdonságainak javítása nagy jelentőséggel bír.

A lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékletű teljesítményét korlátozó tényezők

A lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékletű teljesítményét korlátozó tényezők

• Alacsony hőmérsékletű környezetben az elektrolit viszkozitása megnő, sőt részben megszilárdul, ami a lítium-ion akkumulátorok vezetőképességének csökkenéséhez vezet.
• Alacsony hőmérsékletű környezetben az elektrolit viszkozitása megnő, sőt részben megszilárdul, ami a lítium-ion akkumulátorok vezetőképességének csökkenését okozza.
  
• Az elektrolit, a negatív elektróda és a szeparátor közötti kompatibilitás romlik alacsony hőmérsékletű környezetben.
• Alacsony hőmérsékletű környezetben az elektrolit, a negatív elektróda és a szeparátor közötti kompatibilitás romlik.
  
• A lítium-ion akkumulátorok negatív elektródája alacsony hőmérsékletű környezetben erős lítiumkiválást tapasztal, és a kivált fémes lítium reakcióba lép az elektrolittal, ami termékei lerakódását és a szilárd elektrolit határfelület (SEI) vastagságának növekedését eredményezi.
• Alacsony hőmérsékletű környezetben a lítium-ion akkumulátorok negatív elektródájáról komolyan kicsapódik a lítium, és a kivált fémes lítium reakcióba lép az elektrolittal, és a termék lerakódása a szilárd elektrolit interfész (SEI) vastagságának növekedését okozza.
  
• Alacsony hőmérsékletű környezetben a lítium-ion akkumulátorok diffúziós rendszere az aktív anyagon belül csökken, és a töltésátviteli impedancia (Rct) jelentősen megnő.
• Alacsony hőmérsékletű környezetben a lítium-ion akkumulátorok aktív anyagában csökken a diffúziós rendszer, és jelentősen megnő a töltésátviteli ellenállás (Rct).
  

A lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékletű teljesítményét befolyásoló tényezők feltárása

Vita a lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékletű teljesítményét befolyásoló tényezőkről

1. szakértői vélemény: Az elektrolitnak van legnagyobb hatása a lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékletű teljesítményére, az elektrolit összetétele és fizikai-kémiai tulajdonságai pedig jelentős hatással vannak az akkumulátorok alacsony hőmérsékletű teljesítményére. Az akkumulátorok alacsony hőmérsékletű ciklusának problémája az, hogy az elektrolit viszkozitása nő, az ionvezetési sebesség lelassul, és az elektronok migrációs sebessége a külső áramkörben nem egyezik, ami az akkumulátor súlyos polarizációját és éles polarizációját eredményezi. a töltési és kisütési kapacitás csökkenése. Különösen alacsony hőmérsékleten történő töltéskor a lítium-ionok könnyen lítium-dendriteket képezhetnek a negatív elektróda felületén, ami az akkumulátor meghibásodásához vezethet.

1. szakértői vélemény: Az elektrolitnak van a legnagyobb hatása a lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékletű teljesítményére Az elektrolit összetétele, valamint fizikai és kémiai tulajdonságai jelentős hatással vannak az akkumulátor alacsony hőmérsékletű teljesítményére. Az alacsony hőmérsékleten ciklikus akkumulátorok problémája az, hogy az elektrolit viszkozitása megnő, és az ionvezetési sebesség lelassul, ami a külső áramkör elektronvándorlási sebességének eltérését eredményezi polarizált, és a töltési és kisütési kapacitás jelentősen csökken. Különösen alacsony hőmérsékleten történő töltéskor a lítium-ionok könnyen lítium-dendriteket képezhetnek a negatív elektróda felületén, ami az akkumulátor meghibásodását okozza.

Az elektrolit alacsony hőmérsékletű teljesítménye szorosan összefügg saját vezetőképességével. A nagy vezetőképességű elektrolitok gyorsan szállítanak ionokat, és alacsony hőmérsékleten nagyobb kapacitást tudnak kifejteni. Minél több lítium-só disszociál az elektrolitban, annál nagyobb a migráció, és annál nagyobb a vezetőképesség. Minél nagyobb a vezetőképesség és minél gyorsabb az ionvezetési sebesség, annál kisebb a kapott polarizáció, és annál jobb az akkumulátor teljesítménye alacsony hőmérsékleten. Ezért a nagyobb vezetőképesség szükséges feltétele a lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékletű jó teljesítményének.

Az elektrolit alacsony hőmérsékletű teljesítménye szorosan összefügg magának az elektrolitnak a vezetőképességével. A nagy vezetőképességű elektrolit gyorsan képes ionokat szállítani, és nagyobb kapacitást tud kifejteni alacsony hőmérsékleten. Minél több lítium-só disszociál az elektrolitban, annál nagyobb a migráció száma és annál nagyobb a vezetőképesség. A vezetőképesség magas, és minél gyorsabb az ionvezetési sebesség, annál kisebb a polarizáció, és annál jobb az akkumulátor teljesítménye alacsony hőmérsékleten. Ezért a nagyobb elektromos vezetőképesség szükséges feltétele a lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékletű jó teljesítményének.

Az elektrolit vezetőképessége összefügg az összetételével, és az oldószer viszkozitásának csökkentése az egyik módja az elektrolit vezetőképességének javítására. Az oldószerek jó folyékonysága alacsony hőmérsékleten garancia az iontranszportra, és az elektrolit által a negatív elektródán alacsony hőmérsékleten kialakuló szilárd elektrolitfilm szintén kulcsfontosságú tényező a lítium-ion vezetést befolyásoló tényezőként, az RSEI pedig a lítium fő impedanciája. ion akkumulátorok alacsony hőmérsékletű környezetben.

Az elektrolit vezetőképessége összefügg az elektrolit összetételével Az oldószer viszkozitásának csökkentése az elektrolit vezetőképességének javításának egyik módja. Az oldószer jó folyékonysága alacsony hőmérsékleten biztosítja az iontranszportot, és az elektrolit által a negatív elektródán alacsony hőmérsékleten kialakuló szilárd elektrolit film szintén a kulcsa a lítiumion-vezetés befolyásolásának, az RSEI pedig a lítium-ion akkumulátorok fő impedanciája. alacsony hőmérsékletű környezetben.

2. szakértő: A lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékletű teljesítményét korlátozó fő tényező a gyorsan növekvő Li+diffúziós impedancia alacsony hőmérsékleten, nem pedig a SEI membrán.

2. szakértő: A lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékletű teljesítményét korlátozó fő tényező a Li+ diffúziós ellenállásának éles növekedése alacsony hőmérsékleten, nem pedig a SEI film.

Pozitív elektróda anyagok alacsony hőmérsékleti jellemzői lítium-ion akkumulátorokhoz

Lítium-ion akkumulátor katód anyagok alacsony hőmérsékleti jellemzői

1. Réteges pozitív elektród anyagok alacsony hőmérsékleti jellemzői

1. Réteges szerkezetű katód anyagok alacsony hőmérsékleti jellemzői

A réteges szerkezet az egydimenziós lítium-ion diffúziós csatornákhoz képest páratlan sebességgel és a háromdimenziós csatornák szerkezeti stabilitásával a legkorábbi kereskedelmi forgalomban kapható pozitív elektróda anyag lítium-ion akkumulátorokhoz. Jellemző anyagai a LiCoO2, Li (Co1 xNix) O2 és Li (Ni, Co, Mn) O2.

A réteges szerkezet nem csak az egydimenziós lítium-ion diffúziós csatornák páratlan sebességével rendelkezik, hanem a háromdimenziós csatornák szerkezeti stabilitásával is rendelkezik. Ez a legkorábbi kereskedelmi forgalomban kapható lítium-ion akkumulátor katódanyag. Jellemző anyagai a LiCoO2, Li(Co1-xNix)O2 és Li(Ni,Co,Mn)O2 stb.

Xie Xiaohua et al. tanulmányozta a LiCoO2/MCMB-t, és tesztelte annak alacsony hőmérsékletű töltési és kisütési jellemzőit.

Xie Xiaohua és mások LiCoO2/MCMB-t használtak kutatási objektumként, és tesztelték annak alacsony hőmérsékletű töltési és kisütési jellemzőit.

Az eredmények azt mutatták, hogy a hőmérséklet csökkenésével a kisülési plató 3,762 V-ról (0 ℃) 3,207 V-ra (-30 ℃) csökkent; Az akkumulátor teljes kapacitása szintén meredeken csökkent 78,98 mA · h-ról (0 ℃) 68,55 mA · h-ra (-30 ℃).

Az eredmények azt mutatják, hogy a hőmérséklet csökkenésével a kisülési platform 3,762 V-ról (0 ℃) 3,207 V-ra (–30 ℃) esik vissza, az akkumulátor teljes kapacitása is meredeken csökken 78,98 mA·h-ról (0℃) 68,55 mA·h-ra; (–30°C).

2. Spinell szerkezetű katód anyagok alacsony hőmérsékleti jellemzői

2. Spinell szerkezetű katódanyagok alacsony hőmérsékletű jellemzői

A spinel szerkezetű LiMn2O4 katód anyag előnye az alacsony költség és a Co elem hiánya miatt nem toxikus.

A spinel szerkezetű LiMn2O4 katód anyaga nem tartalmaz Co elemet, így előnye az alacsony költség és a nem toxikus.

A Mn változó vegyértékállapota és az Mn3+ Jahn Teller-effektusa azonban ennek a komponensnek a szerkezeti instabilitását és rossz reverzibilitását eredményezi.

A Mn változó vegyértékállapota és az Mn3+ Jahn-Teller-effektusa azonban ennek a komponensnek a szerkezeti instabilitásához és rossz reverzibilitásához vezet.

Peng Zhengshun et al. rámutatott, hogy a különböző előállítási módszerek nagy hatással vannak a LiMn2O4 katódanyagok elektrokémiai teljesítményére. Vegyük például az Rct-t: a magas hőmérsékletű szilárd fázisú módszerrel szintetizált LiMn2O4 Rct értéke lényegesen magasabb, mint a szolgél módszerrel szintetizálté, és ez a jelenség a lítium-ion diffúziós együtthatóban is megmutatkozik. Ennek fő oka, hogy a különböző szintézismódszerek jelentősen befolyásolják a termékek kristályosságát és morfológiáját.

Peng Zhengshun és munkatársai rámutattak, hogy a LiMn2O4 katód anyagok elektrokémiai teljesítményére a különböző előállítási módszerek nagyobb hatást gyakorolnak: a magas hőmérsékletű szilárd fázisú módszerrel szintetizált LiMn2O4 Rct-je lényegesen magasabb, mint a szintetizálté. szol-gél módszerrel, és ez a jelenség a lítium-ionokban jelentkezik. Ez a diffúziós együtthatóban is megmutatkozik. Ennek oka elsősorban az, hogy a különböző szintézismódszerek nagyobb hatással vannak a termék kristályosságára és morfológiájára.

3. Foszfátrendszerű katódanyagok alacsony hőmérsékletű jellemzői

3. Foszfátrendszerű katódanyagok alacsony hőmérsékletű jellemzői

A LiFePO4 a háromkomponensű anyagokkal együtt kiváló térfogatstabilitása és biztonsága miatt az akkumulátorok fő pozitív elektródaanyagává vált. 

A spinel szerkezetű LiMn2O4 katód anyaga nem tartalmaz Co elemet, így előnye az alacsony költség és a nem toxikus.

A lítium-vas-foszfát gyenge alacsony hőmérsékleti teljesítménye elsősorban a szigetelő anyagnak, az alacsony elektromos vezetőképességnek, a rossz lítium-ion diffúziónak és alacsony hőmérsékleten a rossz vezetőképességnek köszönhető, ami növeli az akkumulátor belső ellenállását, és nagymértékben befolyásolja a polarizáció , ami akadályozza az akkumulátor töltését és kisütését, ami nem kielégítő alacsony hőmérsékletű teljesítményt eredményez.

Kiváló térfogati stabilitásának és biztonságának köszönhetően a LiFePO4 a háromkomponensű anyagokkal együtt a jelenlegi katódanyagok fő elemévé vált az akkumulátorokhoz. A lítium-vas-foszfát gyenge alacsony hőmérsékletű teljesítménye főként abból adódik, hogy maga az anyag szigetelő, alacsony elektromos vezetőképességgel, gyenge lítium-ion diffúzióval és alacsony hőmérsékleten rossz vezetőképességgel, ami növeli az akkumulátor belső ellenállását, nagymértékben befolyásolja polarizáció, és akadályozza az akkumulátor töltését és kisütését. Ezért az alacsony hőmérséklet A teljesítmény nem ideális.

A LiFePO4 töltési és kisütési viselkedésének tanulmányozásakor alacsony hőmérsékleten Gu Yijie et al. azt találta, hogy a coulombikus hatásfoka 55 ℃-on 100%-ról 0 ℃-on 96%-ra, -20 ℃-on pedig 64%-ra csökkent; A kisülési feszültség 3,11 V-ról 55 ℃-on 2,62 V-ra csökken -20 ℃-on.

Amikor Gu Yijie és munkatársai tanulmányozták a LiFePO4 töltési és kisülési viselkedését alacsony hőmérsékleten, azt találták, hogy a coulombikus hatásfoka 55°C-on 100%-ról 0°C-on 96%-ra, és –20°C-on 64%-ra csökkent a feszültség 3,11 V-ról 55 °C-on 2,62 V-ra csökken –20 °C-on.

Xing et al. módosította a LiFePO4-et nanokarbon felhasználásával, és azt találta, hogy a nanokarbon vezető ágensek hozzáadása csökkentette a LiFePO4 elektrokémiai teljesítményének hőmérsékletre való érzékenységét, és javította alacsony hőmérsékletű teljesítményét; A módosított LiFePO4 kisülési feszültsége 25 ℃-on 3,40 V-ról -25 ℃-on 3,09 V-ra csökkent, mindössze 9,12%-kal; Az akkumulátor hatékonysága pedig -25 ℃-on 57,3%, ami nanokarbon vezető szerek nélkül meghaladja az 53,4%-ot.

Xing és munkatársai nanokarbont használtak a LiFePO4 módosítására, és azt találták, hogy a nanokarbon vezetőanyag hozzáadása után a LiFePO4 elektrokémiai teljesítménye kevésbé volt érzékeny a hőmérsékletre, és az alacsony hőmérsékletű teljesítmény javult a LiFePO4 módosítása után A kisülési feszültség 25 °C-on 3,40 V-ról 3,09 V-ra csökkent –25 °C-on, ami mindössze 9,12%-os csökkenést jelent, az akkumulátor hatékonysága pedig –25 °C-on 57,3% volt, magasabb, mint 53,4% nanokarbon vezetőanyag nélkül.

Az utóbbi időben a LiMnPO4 nagy érdeklődést váltott ki az emberek körében. Kutatások kimutatták, hogy a LiMnPO4-nek olyan előnyei vannak, mint a nagy potenciál (4,1 V), a szennyezésmentesség, az alacsony ár és a nagy fajlagos kapacitás (170 mAh/g). A LiMnPO4 LiFePO4-hoz képest alacsonyabb ionvezetőképessége miatt azonban a Fe-t gyakran használják a Mn részleges helyettesítésére, hogy a gyakorlatban LiMn0,8Fe0,2PO4 szilárd oldatokat képezzenek.

Az utóbbi időben a LiMnPO4 nagy érdeklődést váltott ki. Kutatások kimutatták, hogy a LiMnPO4 előnyei a nagy potenciál (4,1 V), a szennyezésmentesség, az alacsony ár és a nagy fajlagos kapacitás (170 mAh/g). Azonban a LiMnPO4 alacsonyabb ionvezetőképessége miatt, mint a LiFePO4, a Fe-t gyakran használják a Mn részleges helyettesítésére a gyakorlatban, hogy LiMn0,8Fe0,2PO4 szilárd oldatot képezzenek.

Negatív elektróda anyagok alacsony hőmérsékleti jellemzői lítium-ion akkumulátorokhoz

A lítium-ion akkumulátor anód anyagainak alacsony hőmérsékletű tulajdonságai

A pozitív elektródákhoz képest a lítium-ion akkumulátorok negatív elektródaanyagainak alacsony hőmérsékletű lebomlási jelensége súlyosabb, főként a következő három ok miatt:

A katódanyagokhoz képest a lítium-ion akkumulátorok anódjainak alacsony hőmérsékletű károsodása súlyosabb.

• Alacsony hőmérsékletű, nagy sebességű töltés és kisütés során az akkumulátor polarizációja súlyos, és nagy mennyiségű lítiumfém rakódik le a negatív elektród felületén, és a fém lítium és az elektrolit közötti reakciótermékek általában nem vezetnek;
• Alacsony hőmérsékleten és nagy sebességgel történő töltés és kisütés során az akkumulátor erősen polarizálódik, és nagy mennyiségű fém lítium rakódik le a negatív elektróda felületén, és a fém-lítium és az elektrolit reakcióterméke általában nem vezető;
  
• Termodinamikai szempontból az elektrolit nagyszámú poláris csoportot tartalmaz, mint például a C-O és a C-N, amelyek reakcióba léphetnek a negatív elektródák anyagaival, így olyan SEI filmeket eredményeznek, amelyek érzékenyebbek az alacsony hőmérsékleti hatásokra;
• Termodinamikai szempontból az elektrolit nagyszámú poláris csoportot tartalmaz, például C–O és C–N, amelyek reakcióba léphetnek az anód anyagával, és a kialakult SEI film érzékenyebb az alacsony hőmérsékletre;
  
• Alacsony hőmérsékleten nehéz szénnegatív elektródákba lítiumot ágyazni, ami aszimmetrikus töltést és kisütést eredményez.
• A szénnegatív elektródák számára nehéz lítiumot behelyezni alacsony hőmérsékleten, és aszimmetria van a töltésben és a kisülésben.
  

Alacsony hőmérsékletű elektrolitok kutatása

Alacsony hőmérsékletű elektrolit kutatása

Az elektrolit szerepet játszik a Li+in lítium-ion akkumulátorok átvitelében, ionvezető képessége és SEI filmképző képessége pedig jelentős hatással van az akkumulátor alacsony hőmérsékletű teljesítményére. Az alacsony hőmérsékletű elektrolitok minőségének megítélésére három fő mutató létezik: az ionvezetőképesség, az elektrokémiai ablak és az elektród reakcióaktivitása. Ennek a három indikátornak a szintje nagymértékben függ az összetevőktől: oldószerektől, elektrolitoktól (lítium-sók) és adalékanyagoktól. Ezért az elektrolit különböző részeinek alacsony hőmérsékletű teljesítményének tanulmányozása nagy jelentőséggel bír az akkumulátorok alacsony hőmérsékletű teljesítményének megértése és javítása szempontjából.

Az elektrolit szerepet játszik a Li+ szállításában a lítium-ion akkumulátorokban, ionvezető képessége és SEI filmképző tulajdonságai pedig jelentős hatással vannak az akkumulátor alacsony hőmérsékletű teljesítményére. Az alacsony hőmérsékletű elektrolitok minőségének megítélésére három fő mutató áll rendelkezésre: ionvezetőképesség, elektrokémiai ablak és elektródák reaktivitása. Ennek a három indikátornak a szintje nagymértékben függ az összetevőktől: oldószertől, elektrolittól (lítium-só) és adalékanyagoktól. Ezért az elektrolit különböző részeinek alacsony hőmérsékletű tulajdonságainak tanulmányozása nagy jelentőséggel bír az akkumulátor alacsony hőmérsékletű teljesítményének megértése és javítása szempontjából.

• A lánckarbonátokhoz képest az EC alapú elektrolitok kompakt szerkezettel, nagy kölcsönhatási erővel, magasabb olvadásponttal és viszkozitásúak. A körkörös szerkezet által okozott nagy polaritás azonban gyakran magas dielektromos állandót eredményez. Az EC oldószerek nagy dielektromos állandója, nagy ionvezető képessége és kiváló filmképző teljesítménye hatékonyan akadályozza meg az oldószermolekulák együttes beépülését, így nélkülözhetetlenek. Ezért a leggyakrabban használt alacsony hőmérsékletű elektrolitrendszerek EC-n alapulnak, és alacsony olvadáspontú kis molekulájú oldószerekkel keverik össze.
• A lánckarbonátokhoz képest az EC-alapú elektrolitok alacsony hőmérsékletű jellemzői az, hogy a ciklikus karbonátok szoros szerkezetűek, erős erővel, valamint magasabb olvadásponttal és viszkozitással rendelkeznek. A gyűrűszerkezet által okozott nagy polaritás azonban gyakran nagy dielektromos állandót tesz lehetővé. Az EC oldószerek nagy dielektromos állandója, nagy ionvezetőképessége és kiváló filmképző tulajdonságai hatékonyan akadályozzák meg az oldószermolekulák együttes beillesztését, így ezek nélkülözhetetlenek. Ezért a leggyakrabban használt alacsony hőmérsékletű elektrolit rendszerek EC-n alapulnak, majd kevert Small alacsony olvadáspontú molekula oldószer.
  
• A lítium sók az elektrolitok fontos összetevői. Az elektrolitokban lévő lítiumsók nemcsak az oldat ionvezetőképességét javíthatják, hanem csökkenthetik a Li+ diffúziós távolságát is az oldatban. Általánosságban elmondható, hogy minél nagyobb a Li+ koncentrációja egy oldatban, annál nagyobb az ionvezetőképessége. Az elektrolitban lévő lítium-ionok koncentrációja azonban nem lineárisan korrelál a lítium-sók koncentrációjával, hanem inkább parabola alakú. Ennek az az oka, hogy a lítium-ionok koncentrációja az oldószerben az oldószerben lévő lítium-sók disszociációjának erősségétől és asszociációjától függ.

• A lítium-só az elektrolit fontos összetevője. Az elektrolitban lévő lítium-só nemcsak az oldat ionvezetőképességét növelheti, hanem csökkentheti a Li+ diffúziós távolságát is az oldatban. Általánosságban elmondható, hogy minél nagyobb az oldat Li+-koncentrációja, annál nagyobb az ionvezető képessége. Az elektrolit lítium-ion-koncentrációja azonban nem lineárisan kapcsolódik a lítium-só-koncentrációhoz, hanem parabolikus. Ennek az az oka, hogy a lítium-ionok koncentrációja az oldószerben az oldószerben lévő lítium-só disszociációjának erősségétől és asszociációjától függ.

  
  

Alacsony hőmérsékletű elektrolitok kutatása

Alacsony hőmérsékletű elektrolit kutatása

Az akkumulátor összetételén kívül a gyakorlati működés folyamati tényezői is jelentős hatással lehetnek az akkumulátor teljesítményére.

Az akkumulátor összetételén kívül a tényleges működés folyamati tényezői is nagy hatással lesznek az akkumulátor teljesítményére.

(1) Előkészítési folyamat. Yaqub et al. tanulmányozta az elektróda terhelésének és a bevonat vastagságának hatását a LiNi0,6Co0,2Mn0,2O2/grafit akkumulátorok alacsony hőmérsékletű teljesítményére, és megállapította, hogy a kapacitás megtartása szempontjából minél kisebb az elektróda terhelése és minél vékonyabb a bevonatréteg, annál jobb alacsony hőmérsékletű teljesítmény.

(1) Előkészítési folyamat. Yaqub és munkatársai tanulmányozták az elektróda terhelésének és a bevonat vastagságának hatását a LiNi0,6Co0,2Mn0,2O2/grafit akkumulátorok alacsony hőmérsékletű teljesítményére, és azt találták, hogy a kapacitás megtartása szempontjából annál kisebb az elektróda terhelése és annál vékonyabb a bevonóréteg. , annál jobb a teljesítmény alacsony hőmérsékleten.

(2) Töltési és kisütési állapot. Petzl et al. tanulmányozta az alacsony hőmérsékletű töltési és kisütési feltételek hatását az akkumulátorok élettartamára, és megállapította, hogy ha a kisülési mélység nagy, az jelentős kapacitásveszteséget okoz, és csökkenti a ciklus élettartamát.

(2) Töltési és kisütési állapot. Petzl és munkatársai tanulmányozták az alacsony hőmérsékletű töltési és kisütési állapotok hatását az akkumulátor élettartamára, és megállapították, hogy ha a kisülési mélység nagy, az nagyobb kapacitásveszteséget okoz, és csökkenti a ciklus élettartamát.

(3) Egyéb tényezők. A felület, a pórusméret, az elektródsűrűség, az elektróda és az elektrolit közötti nedvesíthetőség, valamint a szeparátor egyaránt befolyásolja a lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékletű teljesítményét. Ezenkívül nem hagyható figyelmen kívül az anyag- és folyamathibák hatása az akkumulátorok alacsony hőmérsékletű teljesítményére.

(3) Egyéb tényezők. A felület, a pórusméret, az elektróda sűrűsége, az elektróda és az elektrolit nedvesíthetősége, valamint a szeparátor egyaránt befolyásolja a lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékletű teljesítményét. Ezenkívül nem lehet figyelmen kívül hagyni az anyagok és folyamatok hibáinak az akkumulátorok alacsony hőmérsékletű teljesítményére gyakorolt ​​hatását.

Összegzés

Összefoglalni

A lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékletű teljesítményének biztosítása érdekében a következő pontokat kell jól elvégezni:

(1) Vékony és sűrű SEI film kialakítása;

(2) Győződjön meg arról, hogy a Li+ magas diffúziós együtthatóval rendelkezik a hatóanyagban;

(3) Az elektrolitok alacsony hőmérsékleten magas ionvezető képességgel rendelkeznek.

Ezenkívül a kutatás más megközelítést is alkalmazhat, és egy másik típusú lítium-ion akkumulátorra összpontosíthat – minden szilárdtest lítium-ion akkumulátorra. A hagyományos lítium-ion akkumulátorokhoz képest az összes szilárdtest lítium-ion akkumulátor, különösen minden félvezető vékonyréteg lítium-ion akkumulátor, várhatóan teljes mértékben megoldja az alacsony hőmérsékleten használt akkumulátorok kapacitáscsökkenési és kerékpározási biztonsági problémáit.

A lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékletű teljesítményének biztosítása érdekében a következőket kell tenni:

(1) Vékony és sűrű SEI filmet képez;

(2) Győződjön meg arról, hogy a Li+ nagy diffúziós együtthatóval rendelkezik az aktív anyagban;

(3) Az elektrolit alacsony hőmérsékleten magas ionvezető képességgel rendelkezik.

Ezen túlmenően a kutatás egy másik módot is találhat arra, hogy egy másik típusú lítium-ion akkumulátorra összpontosítson, teljesen szilárdtest-lítium-ion akkumulátorra. A hagyományos lítium-ion akkumulátorokhoz képest a teljesen szilárdtest lítium-ion akkumulátorok, különösen a szilárdtest-vékonyrétegű lítium-ion akkumulátorok várhatóan teljesen megoldják a kapacitáscsillapítás és a ciklusbiztonsági problémákat a alacsony hőmérsékletek.