Was ist die Ursache für die Kapazität von Lithiumbatterien?

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Berichten zufolge beträgt die Entladekapazität des Lithium-Ionen-Akkus bei einer Raumtemperatur von -20 °C nur etwa 31,5 %. Die Betriebstemperatur herkömmlicher Lithium-Ionen-Akkus liegt zwischen -20 und +55 °C.

In der Luft- und Raumfahrtbranche hingegen ist es bei Elektrofahrzeugen erforderlich, dass die Batterie bei -40 °C einwandfrei funktioniert. Daher ist es von großer Bedeutung, die Niedertemperatureigenschaften von Lithium-Ionen-Batterien zu verbessern. In Umgebungen mit niedrigen Temperaturen erhöht sich die Viskosität des Elektrolyten, er verfestigt sich sogar teilweise, was zu einer geringen Leitfähigkeit der Lithium-Ionen-Batterie führt.

Die Kompatibilität zwischen dem Elektrolyten, der negativen Elektrode und dem Diaphragma verschlechtert sich in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen. Die negative Elektrode der Lithium-Ionen-Batterie wurde in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen stark abgeschieden, und das abgeschiedene metallische Lithium reagierte mit einem Elektrolyten, und die Produktabscheidung führte zu einer Dicke der festen Elektrolytgrenzfläche (SEI). In Lithium-Ionen-Batterien wird in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen das interne Diffusionssystem des Wirkstoffs reduziert, die Ladungstransferimpedanz (RCT) wird deutlich erhöht.

Expertenperspektive 1: Die Elektrolytlösung beeinträchtigt die Niedertemperaturleistung von Lithium-Ionen-Batterien. Die Zusammensetzung und Materialeigenschaften des Elektrolyten wirken sich negativ auf die Niedertemperaturleistung der Batterie aus. Das Problem an der Oberfläche der Batterie ist: Die Viskosität des Elektrolyts wird groß, die Ionenleitfähigkeit ist gering, was zu einer Migrationsgeschwindigkeit der Elektronen im äußeren Schaltkreis führt, sodass die Batterie stark polarisiert wird und die Lade- und Entladekapazität stark abnimmt. Insbesondere beim Laden bei niedrigen Temperaturen können Lithiumionen leicht Lithiumdelegrane auf der Oberfläche der negativen Elektrode bilden, was zum Ausfall der Batterie führt.

Die Leistung des Elektrolyten bei niedrigen Temperaturen hängt eng mit der Größe seiner eigenen Leitfähigkeit zusammen. Die Übertragung der elektrischen Leitfähigkeit erfolgt schnell und bei niedrigen Temperaturen kann mehr Kapazität bereitgestellt werden. Je mehr Lithiumsalze im Elektrolyten sind, desto mehr Migrationen gibt es und desto höher ist die Leitfähigkeit. Hohe elektrische Leitfähigkeit: Je schneller die Ionenleitfähigkeit, desto geringer die Polarisation, desto besser die Leistung der Batterie bei niedrigen Temperaturen.

Daher ist eine höhere Leitfähigkeit eine notwendige Voraussetzung für die Erzielung einer guten Leistung von Lithium-Ionen-Batterien bei niedrigen Temperaturen. Die elektrische Leitfähigkeit des Elektrolyten hängt von der Zusammensetzung des Elektrolyten ab, und die Viskosität des Lösungsmittels soll den Weg der elektrischen Leitfähigkeit des Elektrolyten verbessern. Die gute Fließfähigkeit des Lösungsmittels bei niedriger Temperatur ist die Garantie für den Ionentransport. Die durch den Elektrolyten bei niedriger Temperatur gebildete feste Elektrolytmembran ist auch ein Schlüsselfaktor für die Lithiumionenleitfähigkeit. RSEI ist die geringe Impedanz einer Lithiumionenbatterie in einer Umgebung mit niedriger Temperatur.

Experte 2: Geschmacksfaktoren, die die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien bei niedrigen Temperaturen einschränken, sind niedrige Temperaturen und neue Li+-Diffusionsimpedanz, aber kein SEI-Film. Die Schichtstruktur verfügt sowohl über einen eindimensionalen Lithium-Ionen-Diffusionskanal, der über eine dreidimensionale Kanalstrukturstabilität verfügt, als auch über das erste kommerzielle positive Material für Lithium-Ionen-Batterien. Zu seinen repräsentativen Substanzen gehören LiCoO2, Li(CO1-XNIX)O2 und Li(Ni, Co, Mn)O2, z.