Со брзиот развој на електричните возила ширум светот, пазарната големина на електричните возила достигна 1 трилион долари во 2020 година и ќе продолжи да расте со стапка од повеќе од 20% годишно во иднина.Затоа, електричните возила како главен начин на транспорт, барањата за изведба на батериите за напојување ќе бидат сè повисоки, а влијанието на распаѓањето на батериите врз перформансите на батеријата во средини со ниски температури не треба да се игнорира.Главните причини за распаѓање на батеријата во средини со ниски температури се: Прво, ниската температура влијае на малиот внатрешен отпор на батеријата, површината на термичка дифузија е голема, а внатрешниот отпор на батеријата се зголемува.Второ, батеријата внатре и надвор од капацитетот за пренос на полнење е слаб, деформацијата на батеријата ќе се случи кога локалната неповратна поларизација.Трето, ниската температура на молекуларното движење на електролитот е бавна и тешко се дифузира во времето кога температурата се зголемува.Затоа, распаѓањето на батеријата со ниска температура е сериозно, што резултира со сериозно влошување на перформансите на батеријата.
1, Статусот на технологијата на батерии со ниска температура
Техничките и материјалните барања за изведба на литиум-јонските енергетски батерии подготвени на ниски температури се високи.Сериозното деградирање на перформансите на литиум-јонската енергетска батерија во средина со ниска температура се должи на зголемувањето на внатрешниот отпор, што доведува до тешкотија на дифузија на електролит и скратување на животниот век на клеточниот циклус.Затоа, истражувањето за технологијата на батерии со ниска температура за напојување направи одреден напредок во последниве години.Традиционалните високотемпературни литиум-јонски батерии имаат слаби перформанси на висока температура, а нивните перформанси сè уште се нестабилни при услови на ниска температура;голем волумен на ќелии со ниска температура, низок капацитет и слаби перформанси на циклусот на ниска температура;поларизацијата е значително посилна на ниска температура отколку на висока температура;зголемениот вискозитет на електролитот при ниска температура доведува до намалување на бројот на циклуси на полнење/празнење;намалена безбедност на ќелиите и намалено траење на батеријата при ниски температури;и намалени перформанси при употреба при ниски температури.Дополнително, краткиот век на траење на батеријата при ниска температура и безбедносните ризици од ќелиите со ниска температура поставија нови барања за безбедноста на батериите за напојување.Затоа, развојот на стабилни, безбедни, сигурни и долготрајни материјали за напојување на батериите за средини со ниски температури е во фокусот на истражувањето на литиум-јонските батерии со ниски температури.Во моментов, постојат неколку материјали со ниски температури литиум-јонски батерии: (1) литиум метални анодни материјали: литиум метал е широко користен во електрични возила поради неговата висока хемиска стабилност, висока електрична спроводливост и перформанси на полнење и празнење при ниска температура;(2) Материјалите од јаглеродна анода се широко користени во електричните возила поради нивната добра отпорност на топлина, перформанси на циклусот на ниски температури, ниска електрична спроводливост и ниски температурен циклус на ниски температури;(3) Јаглеродните анодни материјали се широко користени во електричните возила поради нивната добра отпорност на топлина, перформансите на циклусот на ниски температури, ниската електрична спроводливост и животниот век на ниски температури.во;(3) органските електролити имаат добри перформанси при ниски температури;(4) полимерни електролити: полимерните молекуларни синџири се релативно кратки и имаат висок афинитет;(5) неоргански материјали: неорганските полимери имаат добри перформанси параметри (спроводливост) и добра компатибилност помеѓу електролитната активност;(6) металните оксиди се помали;(7) неоргански материјали: неоргански полимери итн.
2, Ефектот на околината со ниска температура врз литиумската батерија
Животниот век на литиумските батерии главно зависи од процесот на празнење, додека ниската температура е фактор кој има поголемо влијание врз животниот век на литиумските производи.Вообичаено, при ниска температура, површината на батеријата ќе претрпи фазна промена што ќе предизвика оштетување на структурата на површината, придружено со намалување на капацитетот и капацитетот на ќелијата.Во услови на висока температура, во ќелијата се создава гас, што ќе ја забрза термичката дифузија;при ниска температура, гасот не може да се испушти навреме, што ја забрзува фазната промена на течноста на батеријата;колку е помала температурата, толку повеќе гас се генерира и побавно се менува фазата на течноста од батеријата.Затоа, внатрешната промена на материјалот на батеријата е подрастична и посложена при ниска температура и полесно е да се генерираат гасови и цврсти материи во материјалот на батеријата;во исто време, ниската температура ќе доведе до низа деструктивни реакции како што е неповратно кинење на хемиската врска на интерфејсот помеѓу катодниот материјал и електролитот;исто така ќе доведе до намалување на самосклопувањето на електролитот и животниот век на циклусот;ќе се намали способноста за пренос на полнеж на литиум јони во електролитот;процесот на полнење и празнење ќе предизвика низа верижни реакции како што е феноменот на поларизација при пренос на полнење на литиум јони, распаѓање на капацитетот на батеријата и ослободување на внатрешен стрес, што влијае на животниот век на циклусот и густината на енергијата на литиум јонските батерии и други функции.Колку е пониска температурата при ниска температура, толку поинтензивни и покомплексни различните деструктивни реакции како што се реакцијата на редокс на површината на батеријата, термичката дифузија, промената на фазата во ќелијата, па дури и целосното уништување, за возврат ќе предизвикаат низа верижни реакции како што е електролитот. само-склопување, колку е помала брзината на реакцијата, толку посериозно е распаѓањето на капацитетот на батеријата и послаба е способноста за миграција на полнежот од литиум јони при висока температура.
3, Ниска температура на напредокот на технологијата за истражување на литиумските батерии изгледите
Во средина со ниска температура, безбедноста, циклусот и стабилноста на температурата на ќелијата ќе бидат засегнати, а влијанието на ниската температура врз животниот век на литиумските батерии не може да се игнорира.Во моментов, истражувањето и развојот на технологијата на батерии со ниска температура со користење на дијафрагма, електролит, позитивни и негативни електроди и други методи постигнаа одреден напредок.Во иднина, развојот на технологијата на литиумски батерии со ниски температури треба да се подобри од следниве аспекти: (1) развој на систем за материјали за литиумски батерии со висока густина на енергија, долг животен век, ниско слабеење, мала големина и ниска цена при ниска температура ;(2) континуирано подобрување на контролата на внатрешниот отпор на батеријата преку структурен дизајн и технологија за подготовка на материјали;(3) во развојот на висок капацитет, евтина литиумска батерија систем, треба да се посвети внимание на електролитните адитиви, литиум јони и анодна и катодна интерфејс и внатрешен активен материјал и други клучни фактори кои влијаат;(4) подобрување на перформансите на циклусот на батеријата (специфична енергија за полнење и празнење), термичка стабилност на батеријата во средина со ниски температури, безбедноста на литиумските батерии во средина со ниска температура и друга насока за развој на технологија на батерии;(5) развивање на високи безбедносни перформанси, високи трошоци и евтини решенија за системот за батерии во услови на ниска температура;(6) развој на производи поврзани со батерии со ниска температура и промовирање на нивната примена;(7) се развие со високи перформанси ниски температури отпорни на батерии материјали и уред технологија.
Се разбира, покрај горенаведените насоки за истражување, постојат и многу истражувачки насоки за понатамошно подобрување на перформансите на батеријата при ниски температурни услови, подобрување на густината на енергијата на батериите со ниска температура, намалување на деградацијата на батеријата во средини со ниска температура, продолжување на животниот век на батеријата и други истражувања напредок;но поважното прашање е како да се постигнат високи перформанси, висока безбедност, ниска цена, висок опсег, долг век и ниска цена комерцијализацијата на батериите при ниски температурни услови е актуелна. Истражувањето треба да се фокусира на пробивање и решавање на проблемот.
Време на објавување: 22-11-2022 година