ما هو سبب سعة بطارية الليثيوم؟

著者：Iflowpower – Lieferant von tragbaren Kraftwerken

وبحسب التقارير فإن قدرة تفريغ بطارية أيون الليثيوم تبلغ حوالي 31.5% فقط في درجة حرارة الغرفة عند -20 درجة مئوية. تتراوح درجة حرارة تشغيل بطارية الليثيوم أيون التقليدية بين -20 إلى + 55 درجة مئوية.

ولكن في فئة الطيران والفضاء، تتطلب المركبات الكهربائية أن تعمل البطارية بشكل صحيح عند درجة حرارة -40 درجة مئوية. ولذلك، فإن تحسين خصائص درجات الحرارة المنخفضة لبطاريات أيون الليثيوم له أهمية كبيرة. في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة، تزداد لزوجة الإلكتروليت، حتى لو تجمد جزئيًا، مما يؤدي إلى انخفاض موصلية بطارية أيون الليثيوم.

تتدهور التوافقية بين الإلكتروليت والقطب السالب والحجاب الحاجز في بيئة ذات درجة حرارة منخفضة. تم ترسيب القطب السالب لبطارية أيون الليثيوم تحت بيئات ذات درجات حرارة منخفضة بشكل كبير، وتم تفاعل الليثيوم المعدني المترسب مع إلكتروليت، وتسبب ترسب المنتج في سمك واجهة الإلكتروليت الصلبة (SEI). تعمل بطاريات الليثيوم أيون في بيئة ذات درجة حرارة منخفضة على تقليل نظام الانتشار الداخلي للمادة الفعالة، وتزداد معاوقة نقل الشحنة (RCT) بشكل كبير.

وجهة نظر الخبير 1: يؤثر محلول الإلكتروليت على أداء بطاريات أيون الليثيوم في درجات الحرارة المنخفضة، كما أن خصائص التركيب والتشكيل للمحلول الإلكتروليت لها تأثير سلبي على أداء البطارية في درجات الحرارة المنخفضة. المشكلة في سطح البطارية هي: ستصبح لزوجة الإلكتروليت كبيرة، وتصبح موصلية الأيونات بطيئة، مما يؤدي إلى سرعة انتقال الإلكترون إلى الدائرة الخارجية، وبالتالي تصبح البطارية مستقطبة بشدة، وتقل سعة الشحن والتفريغ بشكل حاد. وخاصة عند الشحن بدرجة حرارة منخفضة، يمكن لأيونات الليثيوم أن تشكل بسهولة دريجلانات الليثيوم على سطح القطب السالب، مما يؤدي إلى فشل البطارية.

يرتبط أداء الإلكتروليت في درجات الحرارة المنخفضة ارتباطًا وثيقًا بحجم موصلية الإلكتروليت الخاصة به، كما أن أيونات نقل الموصلية الكهربائية سريعة، ويمكن ممارسة المزيد من السعة في درجات الحرارة المنخفضة. كلما زادت أملاح الليثيوم في الإلكتروليت، زاد عدد الهجرات، وارتفعت الموصلية. موصلية كهربائية عالية، كلما كانت الموصلية الأيونية أسرع، كانت الاستقطاب أصغر، وكان أداء البطارية أفضل في درجات الحرارة المنخفضة.

لذلك، فإن الموصلية العالية هي شرط ضروري لتحقيق أداء جيد في درجات الحرارة المنخفضة لبطاريات أيون الليثيوم. ترتبط الموصلية الكهربائية للإلكتروليت بتركيب الإلكتروليت، وتعمل لزوجة المذيب على تحسين مسار الموصلية الكهربائية للإلكتروليت. إن سيولة المذيب الجيدة عند درجة حرارة منخفضة للمذيب هي ضمان نقل الأيونات، كما أن الغشاء الصلب الذي يشكله الإلكتروليت في درجة الحرارة المنخفضة هو أيضًا مفتاح للتأثير على توصيل أيونات الليثيوم، وRSEI هي معاوقة ضيقة لبطارية أيونات الليثيوم في بيئة ذات درجة حرارة منخفضة.

الخبير 2: عوامل التذوق التي تحد من أداء بطاريات أيون الليثيوم في درجات الحرارة المنخفضة هي درجات الحرارة المنخفضة، ومقاومة انتشار Li + الجديدة، ولكن ليس فيلم SEI. يتمتع الهيكل الطبقي بقناة انتشار أيونات الليثيوم أحادية البعد، والتي تتمتع باستقرار هيكل القناة ثلاثي الأبعاد، وهي أول مادة إيجابية لبطارية أيونات الليثيوم التجارية. وتشمل المواد الممثلة لها LiCoO2، وLi (CO1-XNIX) O2، وLi (Ni، Co، Mn) O2، و.