Žemos temperatūros aplinkoje ličio jonų akumuliatoriaus veikimas nėra idealus.Kai įprastai naudojami ličio jonų akumuliatoriai dirba -10 °C temperatūroje, jų maksimali įkrovimo ir iškrovimo talpa bei gnybtų įtampa žymiai sumažės, palyginti su normalia temperatūra [6], kai iškrovos temperatūra nukris iki -20 °C, turima talpa sumažės. net gali būti sumažinta iki 1/3 kambario temperatūroje 25 ° C, kai iškrovimo temperatūra yra žemesnė, kai kurios ličio baterijos negali net įkrauti ir iškrauti veiklos, įvedamos „išsikrovusios baterijos“ būsenos.
1, Ličio jonų baterijų charakteristikos esant žemai temperatūrai
(1) Makroskopinis
Būdingi ličio jonų akumuliatoriaus pokyčiai esant žemai temperatūrai yra tokie: nuolat mažėjant temperatūrai, skirtingais laipsniais didėja ominė varža ir poliarizacijos varža;Ličio jonų akumuliatoriaus iškrovimo įtampa yra mažesnė nei įprastos temperatūros.Įkraunant ir iškraunant žemoje temperatūroje, jo darbinė įtampa pakyla arba nukrenta greičiau nei esant normaliai temperatūrai, todėl labai sumažėja jo maksimali galia ir galia.
(2) Mikroskopiškai
Ličio jonų baterijų veikimo pokyčius žemoje temperatūroje daugiausia lemia šie svarbūs veiksniai.Kai aplinkos temperatūra yra žemesnė nei -20 ℃, skystas elektrolitas kietėja, smarkiai padidėja jo klampumas, mažėja joninis laidumas.Ličio jonų difuzija teigiamų ir neigiamų elektrodų medžiagose yra lėta;Ličio jonus sunku desolvuoti, o jo perdavimas SEI plėvelėje yra lėtas, o krūvio perdavimo varža didėja.Ličio dendrito problema ypač išryškėja esant žemai temperatūrai.
2, Norėdami išspręsti ličio jonų baterijų žemos temperatūros veikimą
Sukurkite naują elektrolitinio skysčio sistemą, kuri atitiktų žemos temperatūros aplinką;Pagerinkite teigiamų ir neigiamų elektrodų struktūrą, kad pagreitintumėte perdavimo greitį ir sutrumpintumėte perdavimo atstumą;Kontroliuokite teigiamą ir neigiamą kietojo elektrolito sąsają, kad sumažintumėte varžą.
(1) elektrolitų priedai
Apskritai funkcinių priedų naudojimas yra vienas efektyviausių ir ekonomiškiausių būdų pagerinti akumuliatoriaus veikimą žemoje temperatūroje ir padėti suformuoti idealią SEI plėvelę.Šiuo metu pagrindiniai priedų tipai yra priedai izocianato pagrindu, priedai sieros pagrindu, joniniai skysti priedai ir neorganiniai ličio druskos priedai.
Pavyzdžiui, dimetilsulfito (DMS) sieros priedai, turintys atitinkamą redukcinį aktyvumą ir dėl to, kad jo redukcijos produktai ir ličio jonų surišimas yra silpnesnis nei vinilo sulfatas (DTD), organinių priedų naudojimo mažinimas padidins sąsajos varžą, kad būtų sukurta stabilesnis ir geresnis neigiamo elektrodo sąsajos plėvelės jonų laidumas.Sulfito esteriai, atstovaujami dimetilsulfitu (DMS), turi didelę dielektrinę konstantą ir platų veikimo temperatūros diapazoną.
(2) Elektrolito tirpiklis
Tradicinis ličio jonų akumuliatoriaus elektrolitas yra ištirpinti 1 molį ličio heksafluorfosfato (LiPF6) mišriame tirpiklyje, pvz., EC, PC, VC, DMC, metilo etilo karbonatu (EMC) arba dietilo karbonatu (DEC). tirpiklis, lydymosi temperatūra, dielektrinė konstanta, klampumas ir suderinamumas su ličio druska labai paveiks akumuliatoriaus darbinę temperatūrą.Šiuo metu komercinis elektrolitas lengvai sukietėja, kai naudojamas žemoje –20 ℃ ir žemesnėje temperatūroje, dėl mažos dielektrinės konstantos ličio druską sunku atskirti, o klampumas yra per didelis, kad akumuliatoriaus vidinė varža būtų žema. įtampos platforma.Ličio jonų baterijos gali geriau veikti žemoje temperatūroje optimizuojant esamą tirpiklio santykį, pvz., optimizuojant elektrolito sudėtį (EC:PC:EMC=1:2:7), kad TiO2(B)/grafeno neigiamas elektrodas turėtų A talpa ~240 mA h g-1 esant -20 ℃ ir 0,1 A g-1 srovės tankis.Arba sukurti naujus žemos temperatūros elektrolitų tirpiklius.Prastas ličio jonų baterijų veikimas žemoje temperatūroje daugiausia susijęs su lėtu Li + desolvatavimu Li + įterpimo į elektrodo medžiagą metu.Galima pasirinkti medžiagas, kurių Li+ ir tirpiklio molekulių surišimo energija yra maža, pvz., 1,3-dioksopentilenas (DIOX), o nanoskalės ličio titanatas naudojamas kaip elektrodo medžiaga akumuliatoriaus bandymui surinkti, siekiant kompensuoti sumažėjusį difuzijos koeficientą. elektrodų medžiaga ypač žemoje temperatūroje, kad būtų pasiektas geresnis veikimas žemoje temperatūroje.
(3) ličio druska
Šiuo metu komercinis LiPF6 jonas turi didelį laidumą, didelius drėgmės reikalavimus aplinkoje, prastą terminį stabilumą, o blogos dujos, pvz., HF reakcija vandenyje, gali lengvai sukelti pavojų saugai.Ličio difluoroksalato borato (LiODFB) pagaminta kieta elektrolito plėvelė yra pakankamai stabili ir pasižymi geresnėmis žemoje temperatūroje ir didesniu greičiu.Taip yra todėl, kad LiODFB turi ir ličio dioksalato borato (LiBOB), ir LiBF4 pranašumus.
3. Santrauka
Ličio jonų baterijų veikimą žemoje temperatūroje paveiks daugelis aspektų, pvz., elektrodų medžiagos ir elektrolitai.Visapusiškas tobulinimas iš kelių perspektyvų, pavyzdžiui, elektrodų medžiagos ir elektrolitas, gali paskatinti ličio jonų baterijų taikymą ir plėtrą, o ličio baterijų taikymo perspektyvos yra geros, tačiau technologiją reikia tobulinti ir tobulinti atliekant tolesnius tyrimus.
Paskelbimo laikas: 2023-07-27