Во средина со ниски температури, перформансите на литиум-јонската батерија не се идеални.Кога вообичаено користените литиум-јонски батерии работат на -10 ° C, нивниот максимален капацитет за полнење и празнење и напон на приклучокот значително ќе се намалат во споредба со нормалната температура [6], кога температурата на празнење ќе падне на -20 ° C, расположливиот капацитет ќе дури и да се намали на 1/3 на собна температура 25 ° C, кога температурата на празнење е пониска, некои литиумски батерии не можат ни да ги полнат и испуштаат активностите, влегувајќи во состојба на „мртва батерија“.
1, Карактеристиките на литиум-јонските батерии на ниски температури
(1) Макроскопски
Карактеристичните промени на литиум-јонската батерија при ниска температура се следните: со континуирано намалување на температурата, омскиот отпор и отпорот на поларизација се зголемуваат во различни степени;Напонот на празнење на литиум-јонската батерија е помал од оној на нормалната температура.При полнење и празнење на ниска температура, неговиот работен напон се зголемува или паѓа побрзо од оној при нормална температура, што резултира со значително намалување на неговиот максимален употреблив капацитет и моќност.
(2) Микроскопски
Промените на перформансите на литиум-јонските батерии при ниски температури главно се должат на влијанието на следните важни фактори.Кога температурата на околината е пониска од -20℃, течниот електролит се зацврстува, неговата вискозност нагло се зголемува, а неговата јонска спроводливост се намалува.Дифузијата на литиум јони во материјалите на позитивни и негативни електроди е бавна;Литиумскиот јон е тешко да се раствори, а неговиот пренос во SEI филм е бавен, а импедансата за пренос на полнеж се зголемува.Проблемот со литиум дендритот е особено изразен при ниски температури.
2, За да се решат перформансите на ниска температура на литиум-јонските батерии
Дизајнирајте нов електролитски течен систем за да одговара на околината со ниска температура;Подобрете ја структурата на позитивната и негативната електрода за да се забрза брзината на преносот и да се скрати растојанието на преносот;Контрола на позитивна и негативна интерфејс на цврст електролит за да се намали импедансата.
(1) електролитни адитиви
Општо земено, употребата на функционални адитиви е еден од најефективните и најекономични начини за подобрување на перформансите на батеријата на ниски температури и помагање во формирањето на идеалниот SEI филм.Во моментов, главните типови на адитиви се адитиви базирани на изоцијанат, адитиви на база на сулфур, јонски течни адитиви и неоргански адитиви за сол на литиум.
На пример, адитивите базирани на сулфур диметил сулфит (DMS), со соодветна редуцирачка активност, и бидејќи неговите производи за редукција и врзувањето на литиум јони се послаби од винил сулфатот (DTD), ублажувањето на употребата на органски адитиви ќе ја зголеми интерфејсната импеданса, за да се изгради постабилна и подобра јонска спроводливост на филмот на интерфејсот на негативната електрода.Сулфитните естери претставени со диметил сулфит (DMS) имаат висока диелектрична константа и широк опсег на работна температура.
(2) Растворувачот на електролитот
Традиционалниот електролит на литиум-јонска батерија е да раствори 1 мол литиум хексафлуорофосфат (LiPF6) во мешан растворувач, како што се EC, PC, VC, DMC, метил етил карбонат (EMC) или диетил карбонат (DEC), каде што составот на Растворувачот, точката на топење, диелектричната константа, вискозноста и компатибилноста со литиумската сол сериозно ќе влијаат на работната температура на батеријата.Во моментов, комерцијалниот електролит лесно се зацврстува кога се нанесува на средина со ниска температура од -20 ℃ и пониска, ниската диелектрична константа го отежнува дисоцирањето на литиумската сол, а вискозноста е превисока за да го направи внатрешниот отпор на батеријата и низок напонска платформа.Литиум-јонските батерии можат да имаат подобри перформанси при ниски температури со оптимизирање на постојниот сооднос на растворувачи, како на пример со оптимизирање на формулацијата на електролитот (EC:PC:EMC=1:2:7), така што TiO2(B)/графен негативната електрода има А капацитет од ~ 240 mA h g-1 на -20 ℃ и 0,1 A g-1 густина на струјата.Или развијте нови растворувачи за електролити со ниска температура.Лошите перформанси на литиум-јонските батерии на ниски температури главно се поврзани со бавното десолвирање на Li+ за време на процесот на вградување на Li+ во материјалот на електродата.Може да се изберат супстанци со мала енергија на врзување помеѓу Li+ и молекулите на растворувачот, како што е 1, 3-диоксопентилен (DIOX), а литиум титанат нано се користи како материјал на електродата за да се состави тестот на батеријата за да се компензира намалениот коефициент на дифузија на материјал за електрода на ултра ниски температури, за да се постигнат подобри перформанси при ниски температури.
(3) сол на литиум
Во моментов, комерцијалниот LiPF6 јон има висока спроводливост, високи барања за влага во животната средина, слаба термичка стабилност и лошите гасови како што е HF во реакцијата на водата лесно предизвикуваат безбедносни опасности.Цврстиот електролитен филм произведен од литиум дифлуороксалат борат (LiODFB) е доволно стабилен и има подобри перформанси на ниски температури и перформанси со поголема брзина.Ова е затоа што LiODFB ги има предностите и на литиум диоксалат борат (LiBOB) и на LiBF4.
3. Резиме
На ниските температурни перформанси на литиум-јонските батерии ќе влијаат многу аспекти како што се материјалите на електродата и електролитите.Сеопфатното подобрување од повеќе перспективи, како што се материјалите на електродите и електролитот, може да ја промовира примената и развојот на литиум-јонските батерии, а изгледите за примена на литиумските батерии се добри, но технологијата треба да се развие и усоврши во понатамошно истражување.
Време на објавување: 27 јули 2023 година