Me zhvillimin e shpejtë të automjeteve elektrike në mbarë botën, madhësia e tregut të automjeteve elektrike ka arritur në 1 trilion dollarë në vitin 2020 dhe do të vazhdojë të rritet me një normë prej më shumë se 20% në vit në të ardhmen. Prandaj, automjetet elektrike si një mënyrë kryesore transporti, kërkesat e performancës për bateritë e energjisë do të jenë gjithnjë e më të larta dhe ndikimi i prishjes së baterisë në performancën e baterisë së energjisë në mjedise me temperaturë të ulët nuk duhet të injorohet. Arsyet kryesore të prishjes së baterisë në mjedise me temperaturë të ulët janë: Së pari, temperatura e ulët ndikon në rezistencën e vogël të brendshme të baterisë, zona e difuzionit termik është e madhe dhe rezistenca e brendshme e baterisë rritet. Së dyti, bateria brenda dhe jashtë kapacitetit të transferimit të ngarkesës është i dobët, deformimi i baterisë do të ndodhë kur polarizimi lokal i pakthyeshëm. Së treti, temperatura e ulët e lëvizjes molekulare të elektrolitit është e ngadaltë dhe e vështirë për t'u shpërndarë në kohë kur temperatura rritet. Prandaj, prishja e baterisë në temperaturë të ulët është serioze, duke rezultuar në degradim serioz të performancës së baterisë.
1, Statusi i teknologjisë së baterisë me temperaturë të ulët
Kërkesat e performancës teknike dhe materiale të baterive të energjisë litium-jon të përgatitura në temperatura të ulëta janë të larta. Degradimi serioz i performancës së baterisë së energjisë litium-jon në mjedis me temperaturë të ulët është për shkak të rritjes së rezistencës së brendshme, e cila çon në vështirësinë e difuzionit të elektrolitit dhe shkurtimin e jetës së ciklit qelizor. Prandaj, hulumtimi mbi teknologjinë e baterive me fuqi të temperaturës së ulët ka bërë disa përparime vitet e fundit. Bateritë tradicionale litium-jon me temperaturë të lartë kanë performancë të dobët në temperaturë të lartë dhe performanca e tyre është ende e paqëndrueshme në kushte të temperaturës së ulët; vëllim i madh i qelizave me temperaturë të ulët, kapacitet i ulët dhe performanca e dobët e ciklit në temperaturë të ulët; polarizimi është dukshëm më i fortë në temperaturë të ulët sesa në temperaturë të lartë; rritja e viskozitetit të elektrolitit në temperaturë të ulët çon në një reduktim të numrit të cikleve të ngarkimit/shkarkimit; siguria e reduktuar e qelizave dhe reduktimi i jetëgjatësisë së baterisë në temperaturë të ulët; dhe reduktuar performancën në përdorim në temperaturë të ulët. Për më tepër, jeta e shkurtër e ciklit të baterisë në temperaturë të ulët dhe rreziqet e sigurisë së qelizave me temperaturë të ulët kanë paraqitur kërkesa të reja për sigurinë e baterive të energjisë. Prandaj, zhvillimi i materialeve të baterive të qëndrueshme, të sigurta, të besueshme dhe me jetëgjatësi për mjedise me temperaturë të ulët është fokusi i kërkimit mbi bateritë litium-jon me temperaturë të ulët. Aktualisht, ekzistojnë disa materiale bateri litium-jon me temperaturë të ulët: (1) materialet e anodës së metalit të litiumit: metali litium përdoret gjerësisht në automjetet elektrike për shkak të stabilitetit të tij të lartë kimik, përçueshmërisë së lartë elektrike dhe performancës së ngarkimit dhe shkarkimit në temperaturë të ulët; (2) Materialet e anodës së karbonit përdoren gjerësisht në automjetet elektrike për shkak të rezistencës së tyre të mirë ndaj nxehtësisë, performancës së ciklit në temperaturë të ulët, përçueshmërisë së ulët elektrike dhe jetëgjatësisë së ciklit me temperaturë të ulët në temperatura të ulëta; (3) Materialet e anodës së karbonit përdoren gjerësisht në automjetet elektrike për shkak të rezistencës së tyre të mirë ndaj nxehtësisë, performancës së ciklit në temperaturë të ulët, përçueshmërisë së ulët elektrike dhe jetëgjatësisë së ciklit me temperaturë të ulët. në; (3) elektrolitet organike kanë performancë të mirë në temperaturë të ulët; (4) elektrolitet polimer: zinxhirët molekularë të polimerit janë relativisht të shkurtër dhe kanë afinitet të lartë; (5) materialet inorganike: polimerët inorganikë kanë parametra të mirë të performancës (përçueshmëri) dhe përputhshmëri të mirë midis aktivitetit të elektrolitit; (6) oksidet metalike janë më pak; (7) materialet inorganike: polimeret inorganike, etj.
2, Efekti i mjedisit me temperaturë të ulët në baterinë e litiumit
Jetëgjatësia e ciklit të baterive të litiumit varet kryesisht nga procesi i shkarkimit, ndërsa temperatura e ulët është një faktor që ka një ndikim më të madh në jetëgjatësinë e produkteve të litiumit. Zakonisht, në mjedis me temperaturë të ulët, sipërfaqja e baterisë do t'i nënshtrohet ndryshimit të fazës duke shkaktuar dëmtim të strukturës sipërfaqësore, shoqëruar me ulje të kapacitetit dhe kapacitetit të qelizës. Në kushte të temperaturës së lartë, gazi gjenerohet në qelizë, i cili do të përshpejtojë difuzionin termik; në temperaturë të ulët, gazi nuk mund të shkarkohet në kohë, duke përshpejtuar ndryshimin e fazës së lëngut të baterisë; Sa më e ulët të jetë temperatura, aq më shumë gaz prodhohet dhe aq më i ngadalshëm është ndryshimi i fazës së lëngut të baterisë. Prandaj, ndryshimi i materialit të brendshëm të baterisë është më drastik dhe kompleks në temperaturë të ulët, dhe është më e lehtë të gjenerohen gazra dhe lëndë të ngurta brenda materialit të baterisë; në të njëjtën kohë, temperatura e ulët do të çojë në një sërë reaksionesh shkatërruese të tilla si thyerje të pakthyeshme të lidhjeve kimike në ndërfaqen midis materialit katodë dhe elektrolitit; do të çojë gjithashtu në reduktimin e vetë-montimit të elektrolitit dhe jetëgjatësisë së ciklit; aftësia e transferimit të ngarkesës së joneve të litiumit në elektrolit do të reduktohet; procesi i karikimit dhe shkarkimit do të shkaktojë një sërë reaksionesh zinxhirore si fenomeni i polarizimit gjatë transferimit të ngarkesës së joneve të litiumit, prishja e kapacitetit të baterisë dhe çlirimi i brendshëm i stresit, gjë që ndikon në jetën e ciklit dhe densitetin e energjisë së baterive me jon litium dhe funksione të tjera. Sa më e ulët të jetë temperatura në temperaturë të ulët, aq më intensive dhe komplekse janë reaksionet e ndryshme shkatërruese si reaksioni redoks në sipërfaqen e baterisë, difuzioni termik, ndryshimi i fazës brenda qelizës dhe madje edhe shkatërrimi i plotë do të shkaktojnë një sërë reaksionesh zinxhirore si elektroliti vetë-montim, sa më e ngadaltë të jetë shpejtësia e reagimit, aq më serioz është prishja e kapacitetit të baterisë dhe aq më e dobët është aftësia e migrimit të ngarkesës së joneve të litiumit në temperaturë të lartë.
3, Temperatura e ulët në përparimin e perspektivave të kërkimit të teknologjisë së baterive litium
Në mjedisin me temperaturë të ulët, siguria, jeta e ciklit dhe qëndrueshmëria e temperaturës së qelizës së baterisë do të ndikohen dhe ndikimi i temperaturës së ulët në jetëgjatësinë e baterive të litiumit nuk mund të injorohet. Aktualisht, kërkimi dhe zhvillimi i teknologjisë së baterive me fuqi të ulët me temperaturë të ulët duke përdorur diafragmë, elektrolit, materiale elektroda pozitive dhe negative dhe metoda të tjera kanë bërë njëfarë përparimi. Në të ardhmen, zhvillimi i teknologjisë së baterive të litiumit me temperaturë të ulët duhet të përmirësohet nga aspektet e mëposhtme: (1) zhvillimi i sistemit të materialit të baterisë së litiumit me densitet të lartë energjie, jetë të gjatë, dobësim të ulët, madhësi të vogël dhe kosto të ulët në temperaturë të ulët ; (2) përmirësim i vazhdueshëm i kontrollit të rezistencës së brendshme të baterisë përmes dizajnit strukturor dhe teknologjisë së përgatitjes së materialit; (3) në zhvillimin e sistemit të baterive të litiumit me kapacitet të lartë, me kosto të ulët, vëmendje duhet t'i kushtohet aditivëve të elektrolitit, joneve të litiumit dhe anodës dhe ndërfaqes së katodës dhe materialit të brendshëm aktiv dhe faktorëve të tjerë kyç që ndikojnë; (4) përmirësimi i performancës së ciklit të baterisë (energjia specifike e ngarkimit dhe shkarkimit), stabiliteti termik i baterisë në mjedis me temperaturë të ulët, siguria e baterive të litiumit në mjedis me temperaturë të ulët dhe drejtime të tjera të zhvillimit të teknologjisë së baterive; (5) zhvilloni zgjidhje të sistemit të baterive me performancë të lartë sigurie, me kosto të lartë dhe me kosto të ulët në kushte të temperaturës së ulët; (6) të zhvillojë produkte të lidhura me bateritë me temperaturë të ulët dhe të promovojë aplikimin e tyre; (7) zhvillojnë materiale të baterisë rezistente ndaj temperaturës së ulët me performancë të lartë dhe teknologji pajisjesh.
Natyrisht, përveç udhëzimeve të mësipërme të kërkimit, ka edhe shumë drejtime kërkimore për të përmirësuar më tej performancën e baterisë në kushte të temperaturës së ulët, për të përmirësuar densitetin e energjisë së baterive me temperaturë të ulët, për të zvogëluar degradimin e baterive në mjedise me temperaturë të ulët, për të zgjatur jetën e baterisë dhe kërkime të tjera. progresi; por çështja më e rëndësishme është se si të arrihet performanca e lartë, siguria e lartë, kosto e ulët, diapazoni i lartë, jetëgjatësia dhe komercializimi me kosto të ulët të baterive në kushte të temperaturës së ulët është aktuale. Hulumtimi duhet të fokusohet në depërtimin dhe zgjidhjen e problemit.
Koha e postimit: Nëntor-22-2022