Në mjedis me temperaturë të ulët, performanca e baterisë litium-jon nuk është ideale.Kur bateritë litium-jon të përdorura zakonisht punojnë në -10 ° C, kapaciteti i tyre maksimal i ngarkimit dhe shkarkimit dhe tensioni i terminalit do të reduktohen ndjeshëm në krahasim me temperaturën normale [6], kur temperatura e shkarkimit bie në -20 ° C, kapaciteti i disponueshëm do të madje të reduktohet në 1/3 në temperaturën e dhomës 25 ° C, kur temperatura e shkarkimit është më e ulët, disa bateri litium nuk mund as të ngarkojnë dhe shkarkojnë aktivitetet, duke hyrë në një gjendje "baterie të vdekur".
1, Karakteristikat e baterive litium-jon në temperatura të ulëta
(1) Makroskopike
Ndryshimet karakteristike të baterisë litium-jon në temperaturë të ulët janë si më poshtë: me uljen e vazhdueshme të temperaturës, rezistenca omike dhe rezistenca e polarizimit rriten në shkallë të ndryshme;Tensioni i shkarkimit të baterisë litium-jon është më i ulët se ai i temperaturës normale.Kur ngarkohet dhe shkarkohet në temperaturë të ulët, voltazhi i tij i funksionimit rritet ose bie më shpejt se ai në temperaturë normale, duke rezultuar në një rënie të ndjeshme të kapacitetit dhe fuqisë maksimale të përdorshme.
(2) Mikroskopikisht
Ndryshimet e performancës së baterive litium-jon në temperatura të ulëta janë kryesisht për shkak të ndikimit të faktorëve të mëposhtëm të rëndësishëm.Kur temperatura e ambientit është më e ulët se -20℃, elektroliti i lëngshëm ngurtësohet, viskoziteti i tij rritet ndjeshëm dhe përçueshmëria e tij jonike zvogëlohet.Difuzioni i joneve të litiumit në materialet e elektrodave pozitive dhe negative është i ngadalshëm;Joni i litiumit është i vështirë për t'u tretur, dhe transmetimi i tij në filmin SEI është i ngadalshëm, dhe impedanca e transferimit të ngarkesës rritet.Problemi i dendritit të litiumit është veçanërisht i theksuar në temperatura të ulëta.
2, Për të zgjidhur performancën e temperaturës së ulët të baterive litium-jon
Dizenjoni një sistem të ri të lëngshëm elektrolitik për të përmbushur mjedisin me temperaturë të ulët;Përmirësoni strukturën e elektrodës pozitive dhe negative për të përshpejtuar shpejtësinë e transmetimit dhe për të shkurtuar distancën e transmetimit;Kontrolloni ndërfaqen pozitive dhe negative të elektrolitit të ngurtë për të reduktuar rezistencën.
(1) aditivët elektrolit
Në përgjithësi, përdorimi i aditivëve funksionalë është një nga mënyrat më efektive dhe ekonomike për të përmirësuar performancën e baterisë në temperaturë të ulët dhe për të ndihmuar në formimin e filmit ideal SEI.Aktualisht, llojet kryesore të aditivëve janë aditivët me bazë izocianate, aditivët me bazë squfuri, aditivët e lëngshëm jonikë dhe aditivët inorganik të kripës së litiumit.
Për shembull, aditivët me bazë squfuri dimetil sulfit (DMS), me aktivitet të përshtatshëm reduktues, dhe për shkak se produktet e tij reduktuese dhe lidhja e joneve të litiumit është më e dobët se vinil sulfati (DTD), lehtësimi i përdorimit të aditivëve organikë do të rrisë rezistencën e ndërfaqes, për të ndërtuar një përçueshmëri më e qëndrueshme dhe më e mirë jonike e filmit të ndërfaqes së elektrodës negative.Esteret e sulfitit të përfaqësuar nga sulfiti dimetil (DMS) kanë konstante të lartë dielektrike dhe gamë të gjerë të temperaturës së funksionimit.
(2) Tretësi i elektrolitit
Elektroliti tradicional i baterisë litium-jon është që të shpërndajë 1 mol heksafluorofosfat litium (LiPF6) në një tretës të përzier, si EC, PC, VC, DMC, metil etil karbonat (EMC) ose dietil karbonat (DEC), ku përbërja e tretësi, pika e shkrirjes, konstanta dielektrike, viskoziteti dhe përputhshmëria me kripën e litiumit do të ndikojnë seriozisht në temperaturën e funksionimit të baterisë.Aktualisht, elektroliti tregtar është i lehtë për t'u ngurtësuar kur aplikohet në mjedisin me temperaturë të ulët prej -20 ℃ dhe më poshtë, konstanta e ulët dielektrike e bën kripën e litiumit të vështirë të shkëputet dhe viskoziteti është shumë i lartë për të bërë rezistencën e brendshme të baterisë dhe të ulët platforma e tensionit.Bateritë litium-jon mund të kenë performancë më të mirë në temperaturë të ulët duke optimizuar raportin ekzistues të tretësit, si p.sh. duke optimizuar formulimin e elektrolitit (EC:PC:EMC=1:2:7) në mënyrë që elektroda negative TiO2(B)/grafeni të ketë A kapacitet prej ~ 240 mA h g-1 në -20 ℃ dhe 0,1 A g-1 densitet aktual.Ose zhvilloni tretës të rinj elektrolite me temperaturë të ulët.Performanca e dobët e baterive litium-jon në temperatura të ulëta lidhet kryesisht me shpërbërjen e ngadaltë të Li+ gjatë procesit të futjes së Li+ në materialin e elektrodës.Substancat me energji të ulët lidhëse midis Li+ dhe molekulave të tretësit, të tilla si 1, 3-dioksopentileni (DIOX), mund të zgjidhen dhe titanati i litiumit në shkallë nano përdoret si material elektrodë për të mbledhur testin e baterisë për të kompensuar koeficientin e reduktuar të difuzionit të material elektrodë në temperatura ultra të ulëta, në mënyrë që të arrihet performancë më e mirë në temperaturë të ulët.
(3) kripë litiumi
Aktualisht, joni komercial LiPF6 ka përçueshmëri të lartë, kërkesa të larta lagështie në mjedis, stabilitet të dobët termik dhe gazra të këqij si HF në reagimin e ujit janë të lehta për të shkaktuar rreziqe sigurie.Filmi elektrolit i ngurtë i prodhuar nga borati i difluoroksalatit të litiumit (LiODFB) është mjaft i qëndrueshëm dhe ka performancë më të mirë në temperaturë të ulët dhe performancë më të lartë të shpejtësisë.Kjo është për shkak se LiODFB ka avantazhet e boratit të litium dioksalatit (LiBOB) dhe LiBF4.
3. Përmbledhje
Performanca në temperaturë të ulët të baterive litium-jon do të ndikohet nga shumë aspekte si materialet e elektrodës dhe elektrolitet.Përmirësimi gjithëpërfshirës nga perspektiva të shumta si materialet e elektrodës dhe elektrolitet mund të nxisë aplikimin dhe zhvillimin e baterive litium-jon, dhe perspektiva e aplikimit të baterive të litiumit është e mirë, por teknologjia duhet të zhvillohet dhe të përsoset në kërkime të mëtejshme.
Koha e postimit: 27 korrik 2023