Madala temperatuuriga keskkonnas ei ole liitiumioonaku jõudlus ideaalne.Kui tavaliselt kasutatavad liitiumioonakud töötavad temperatuuril -10 °C, väheneb nende maksimaalne laadimis- ja tühjendusvõimsus ning klemmipinge tavatemperatuuriga võrreldes oluliselt [6], kui tühjendustemperatuur langeb -20 °C-ni, väheneb saadaolev võimsus. isegi vähendada 1/3 toatemperatuuril 25 ° C, kui tühjendustemperatuur on madalam, mõned liitiumakud ei saa isegi laadida ja tühjendada tegevusi, sisenedes "tühi aku" olekusse.
1, liitium-ioonakude omadused madalatel temperatuuridel
(1) Makroskoopiline
Liitium-ioonaku iseloomulikud muutused madalal temperatuuril on järgmised: temperatuuri pideva langusega suureneb oomiline takistus ja polarisatsioonitakistus erineval määral;Liitiumioonaku tühjenduspinge on madalam kui tavatemperatuuril.Laadimisel ja tühjendamisel madalal temperatuuril tõuseb või langeb selle tööpinge kiiremini kui normaaltemperatuuril, mille tulemusena väheneb oluliselt selle maksimaalne kasutatav võimsus ja võimsus.
(2) Mikroskoopiliselt
Liitium-ioonakude jõudluse muutused madalatel temperatuuridel on peamiselt tingitud järgmistest olulistest teguritest.Kui ümbritseva õhu temperatuur on madalam kui -20 ℃, vedel elektrolüüt tahkub, selle viskoossus suureneb järsult ja ioonjuhtivus väheneb.Liitiumioonide difusioon positiivsetes ja negatiivsetes elektroodide materjalides on aeglane;Liitiumiooni on raske desolveerida ja selle ülekanne SEI-kiles on aeglane ja laengu ülekandetakistus suureneb.Liitiumdendriidi probleem on eriti ilmne madalal temperatuuril.
2, liitium-ioonakude madala temperatuuri jõudluse lahendamiseks
Kavandage uus elektrolüütiline vedeliku süsteem, mis vastab madala temperatuuriga keskkonnale;Täiustage positiivse ja negatiivse elektroodi struktuuri, et kiirendada edastuskiirust ja lühendada edastuskaugust;Impedantsi vähendamiseks kontrollige positiivset ja negatiivset tahke elektrolüüdi liidest.
(1) elektrolüütide lisandid
Üldiselt on funktsionaalsete lisandite kasutamine üks tõhusamaid ja ökonoomsemaid viise aku madala temperatuuriga töövõime parandamiseks ja ideaalse SEI-kile moodustamiseks.Praegu on peamised lisandite tüübid isotsüanaadipõhised lisandid, väävlipõhised lisandid, ioonsed vedelad lisandid ja anorgaanilised liitiumsoola lisandid.
Näiteks dimetüülsulfiti (DMS) väävlipõhised lisandid, millel on sobiv redutseeriv toime ja kuna selle redutseerimisproduktid ja liitiumioonide sidumine on nõrgem kui vinüülsulfaat (DTD), suurendab orgaaniliste lisandite kasutamise leevendamine liidese takistust, et luua negatiivse elektroodi liidese kile stabiilsem ja parem ioonjuhtivus.Dimetüülsulfiti (DMS) esindatud sulfitestrid on kõrge dielektrilise konstanti ja laia töötemperatuuri vahemikuga.
(2) Elektrolüüdi lahusti
Traditsiooniline liitiumioonaku elektrolüüt on 1 mol liitiumheksafluorofosfaadi (LiPF6) lahustamine segalahustis, nagu EC, PC, VC, DMC, metüületüülkarbonaat (EMC) või dietüülkarbonaat (DEC), mille koostis lahusti, sulamistemperatuur, dielektriline konstant, viskoossus ja ühilduvus liitiumsoolaga mõjutavad tõsiselt aku töötemperatuuri.Praegu on kaubanduslikku elektrolüüti lihtne tahkuda, kui seda kasutatakse madalal temperatuuril -20 ℃ ja alla selle, madal dielektriline konstant muudab liitiumisoola dissotsieerumise keeruliseks ja viskoossus on liiga kõrge, et muuta aku sisetakistus ja madal. pingeplatvorm.Liitiumioonakud võivad olla paremad madalatel temperatuuridel, optimeerides olemasolevat lahustite suhet, näiteks optimeerides elektrolüüdi koostist (EC:PC:EMC=1:2:7), nii et TiO2(B)/grafeeni negatiivse elektroodi A võimsus ~240 mA h g-1 temperatuuril -20 ℃ ja 0,1 A g-1 voolutihedus.Või töötage välja uued madala temperatuuriga elektrolüütide lahustid.Liitium-ioonakude halb jõudlus madalatel temperatuuridel on peamiselt seotud Li + aeglase desolvatseerimisega Li + elektroodi materjali kinnitumise protsessis.Valida saab aineid, millel on madal seondumisenergia Li+ ja lahustimolekulide vahel, nagu 1,3-dioksopentüleen (DIOX), ning nanomõõtmelist liitiumtitanaati kasutatakse elektroodimaterjalina akutesti kokkupanekul, et kompenseerida aku vähenenud difusioonikoefitsienti. elektroodimaterjal ülimadalatel temperatuuridel, et saavutada parem toimivus madalal temperatuuril.
(3) liitiumisool
Praegu on kaubanduslikul LiPF6 ioonil kõrge juhtivus, kõrge niiskuse vajadus keskkonnas, halb termiline stabiilsus ja halvad gaasid, nagu HF vees, võivad kergesti ohustada.Liitiumdifluoroksalaatboraadi (LiODFB) toodetud tahke elektrolüüdi kile on piisavalt stabiilne ja sellel on parem madala temperatuuri jõudlus ja suurem kiirus.Seda seetõttu, et LiODFB-l on nii liitiumdioksalaatboraadi (LiBOB) kui ka LiBF4 eelised.
3. Kokkuvõte
Liitiumioonakude madala temperatuuriga jõudlust mõjutavad paljud aspektid, näiteks elektroodide materjalid ja elektrolüüdid.Põhjalik täiustamine mitmest vaatenurgast, nagu elektroodide materjalid ja elektrolüüt, võib soodustada liitium-ioonakude kasutamist ja arendamist ning liitiumpatareide kasutusvõimalused on head, kuid tehnoloogiat tuleb edasistes uuringutes arendada ja täiustada.
Postitusaeg: 27. juuli 2023