Sparčiai vystantis elektromobiliams visame pasaulyje, elektromobilių rinkos dydis 2020 m. pasiekė 1 trilijoną JAV dolerių ir ateityje augs daugiau nei 20 % per metus.Todėl elektra varomoms transporto priemonėms kaip pagrindinei transportavimo rūšiai bus keliami vis aukštesni energijos baterijų veikimo reikalavimai, o akumuliatoriaus nykimo poveikis akumuliatoriaus veikimui žemoje temperatūroje neturėtų būti ignoruojamas.Pagrindinės baterijos nykimo priežastys žemos temperatūros aplinkoje yra šios: Pirma, žema temperatūra paveikia mažą vidinę akumuliatoriaus varžą, šiluminės difuzijos plotas yra didelis, o vidinė akumuliatoriaus varža didėja.Antra, akumuliatoriaus viduje ir išorėje įkrovimo perdavimo pajėgumas yra prasta, akumuliatoriaus deformacija atsiras, kai vietinė negrįžtama poliarizacija.Trečia, žema elektrolito molekulinio judėjimo temperatūra yra lėta ir sunkiai išsklaido laiku, kai temperatūra pakyla.Todėl žemos temperatūros akumuliatoriaus gedimas yra rimtas, dėl kurio labai pablogėja akumuliatoriaus veikimas.
1、 Žemos temperatūros akumuliatoriaus technologijos būsena
Žemoje temperatūroje paruoštų ličio jonų galios akumuliatorių techniniai ir medžiaginiai veikimo reikalavimai yra aukšti.Didelis ličio jonų akumuliatoriaus veikimo pablogėjimas žemos temperatūros aplinkoje atsiranda dėl padidėjusio vidinio pasipriešinimo, dėl kurio pasunkėja elektrolitų difuzija ir sutrumpėja ląstelių ciklo tarnavimo laikas.Todėl pastaraisiais metais žemos temperatūros baterijų technologijos tyrimai padarė tam tikrą pažangą.Tradicinės aukštos temperatūros ličio jonų baterijos veikia prastai aukštoje temperatūroje, o žemos temperatūros sąlygomis jų veikimas vis dar nestabilus;didelis kiekis žemos temperatūros elementų, maža talpa ir prastas žemos temperatūros ciklo veikimas;poliarizacija yra žymiai stipresnė žemoje temperatūroje nei aukštoje temperatūroje;padidėjęs elektrolito klampumas žemoje temperatūroje sumažina įkrovimo / iškrovimo ciklų skaičių;sumažintas elementų saugumas ir sumažintas baterijos veikimo laikas esant žemai temperatūrai;ir sumažėjęs našumas naudojant žemoje temperatūroje.Be to, trumpas akumuliatoriaus veikimo laikas esant žemai temperatūrai ir žemos temperatūros elementų saugos rizika iškėlė naujus maitinimo akumuliatorių saugos reikalavimus.Todėl, tiriant žemos temperatūros ličio jonų akumuliatorius, pagrindinis dėmesys skiriamas stabilių, saugių, patikimų ir ilgaamžių baterijų, skirtų žemos temperatūros aplinkai, kūrimui.Šiuo metu yra keletas žemos temperatūros ličio jonų baterijų medžiagų: (1) ličio metalo anodo medžiagos: ličio metalas plačiai naudojamas elektrinėse transporto priemonėse dėl didelio cheminio stabilumo, didelio elektros laidumo ir žemos temperatūros įkrovimo bei iškrovimo savybių;(2) anglies anodo medžiagos plačiai naudojamos elektrinėse transporto priemonėse dėl jų gero atsparumo karščiui, žemos temperatūros ciklo veikimo, mažo elektros laidumo ir žemos temperatūros ciklo trukmės žemoje temperatūroje;(3) anglies anodo medžiagos plačiai naudojamos elektrinėse transporto priemonėse dėl jų gero atsparumo karščiui, žemos temperatūros ciklo veikimo, mažo elektros laidumo ir žemos temperatūros ciklo trukmės.in;(3) organiniai elektrolitai gerai veikia žemoje temperatūroje;(4) polimeriniai elektrolitai: polimero molekulinės grandinės yra gana trumpos ir turi didelį afinitetą;(5) neorganinės medžiagos: neorganiniai polimerai turi gerus veikimo parametrus (laidumą) ir gerą elektrolitų aktyvumo suderinamumą;(6) metalų oksidų yra mažiau;(7) neorganinės medžiagos: neorganiniai polimerai ir kt.
2、 Žemos temperatūros aplinkos poveikis ličio baterijai
Ličio baterijų ciklo trukmė daugiausia priklauso nuo iškrovimo proceso, o žema temperatūra yra veiksnys, turintis didesnę įtaką ličio produktų eksploatavimo trukmei.Paprastai, esant žemai temperatūrai, akumuliatoriaus paviršius pasikeis fazėmis, sukeldamas paviršiaus struktūros pažeidimus, o kartu sumažės talpa ir elementų talpa.Aukštos temperatūros sąlygomis ląstelėje susidaro dujos, kurios pagreitins šiluminę difuziją;esant žemai temperatūrai, dujos negali būti laiku išleidžiamos, pagreitinant akumuliatoriaus skysčio fazės pasikeitimą;kuo žemesnė temperatūra, tuo daugiau dujų susidaro ir lėčiau keičiasi akumuliatoriaus skysčio fazė.Todėl akumuliatoriaus vidinis medžiagų keitimas žemoje temperatūroje yra drastiškesnis ir sudėtingesnis, o akumuliatoriaus medžiagos viduje lengviau generuoti dujas ir kietąsias medžiagas;tuo pačiu metu žema temperatūra sukels daugybę destruktyvių reakcijų, tokių kaip negrįžtamas cheminės jungties nutrūkimas katodo medžiagos ir elektrolito sąsajoje;tai taip pat sumažins elektrolitų savaiminio susikaupimo ir ciklo tarnavimo laiką;sumažės ličio jonų krūvio perdavimo į elektrolitą galimybė;Įkrovimo ir iškrovimo procesas sukels daugybę grandininių reakcijų, tokių kaip poliarizacijos reiškinys ličio jonų įkrovos perdavimo metu, akumuliatoriaus talpos mažėjimas ir vidinio įtempio išsiskyrimas, o tai turi įtakos ličio jonų baterijų ciklo trukmei ir energijos tankiui bei kitoms funkcijoms.Kuo žemesnė temperatūra žemoje temperatūroje, tuo intensyvesnės ir sudėtingesnės įvairios destruktyvios reakcijos, tokios kaip redokso reakcija ant akumuliatoriaus paviršiaus, šiluminė difuzija, fazės pasikeitimas ląstelės viduje ir net visiškas sunaikinimas, savo ruožtu, sukels grandininių reakcijų, tokių kaip elektrolitas, seriją. savaiminis surinkimas, kuo lėtesnis reakcijos greitis, tuo rimčiau mažėja akumuliatoriaus talpa ir prastesnė ličio jonų įkrovos migracijos galimybė esant aukštai temperatūrai.
3、 Žema temperatūra dėl ličio baterijų technologijos tyrimų perspektyvų
Žemos temperatūros aplinkoje bus paveikta akumuliatoriaus sauga, ciklo trukmė ir elementų temperatūros stabilumas, todėl negalima ignoruoti žemos temperatūros įtakos ličio baterijų veikimo trukmei.Šiuo metu žemos temperatūros baterijų technologijos tyrimai ir plėtra, naudojant diafragmą, elektrolitus, teigiamas ir neigiamas elektrodų medžiagas ir kitus metodus, padarė tam tikrą pažangą.Ateityje žemos temperatūros ličio baterijų technologijos kūrimas turėtų būti patobulintas šiais aspektais: (1) didelio energijos tankio, ilgaamžiškumo, mažo slopinimo, mažo dydžio ir mažos kainos esant žemai temperatūrai ličio baterijų medžiagų sistemos sukūrimas. ;(2) nuolatinis akumuliatoriaus vidinės varžos kontrolės tobulinimas naudojant konstrukcijos projektavimą ir medžiagų paruošimo technologiją;(3) kuriant didelės talpos, nebrangią ličio baterijų sistemą, dėmesys turėtų būti skiriamas elektrolitų priedams, ličio jonų ir anodo bei katodo sąsajai ir vidinei aktyviajai medžiagai bei kitiems pagrindiniams veiksniams;(4) pagerinti akumuliatoriaus ciklo veikimą (įkrovimo ir iškrovimo specifinę energiją), akumuliatoriaus šiluminį stabilumą žemos temperatūros aplinkoje, ličio baterijų saugumą žemos temperatūros aplinkoje ir kitas akumuliatorių technologijų plėtros kryptis;(5) sukurti aukšto saugumo efektyvumo, brangių ir pigių baterijų sistemų sprendimus žemos temperatūros sąlygomis;(6) kurti su žemos temperatūros baterijomis susijusius gaminius ir skatinti jų taikymą;(7) sukurti didelio našumo žemai temperatūrai atsparias akumuliatorių medžiagas ir prietaisų technologiją.
Žinoma, be pirmiau nurodytų tyrimų krypčių, taip pat yra daug tyrimų krypčių, kaip toliau gerinti akumuliatoriaus veikimą žemos temperatūros sąlygomis, pagerinti žemos temperatūros baterijų energijos tankį, sumažinti baterijos degradaciją žemos temperatūros aplinkoje, prailginti baterijos veikimo laiką ir atlikti kitus tyrimus. progresas;bet svarbesnis klausimas yra tai, kaip pasiekti aukštą našumą, aukštą saugumą, mažą kainą, didelį diapazoną, ilgą tarnavimo laiką ir pigius akumuliatorių komercializavimas žemos temperatūros sąlygomis yra dabartinis.
Paskelbimo laikas: 2022-11-22