La capacidad de las baterías de iones de litio en invierno será menor, ¿por qué las baterías de iones de litio “temen” a las bajas temperaturas?

作者：Iflowpower – Kaasaskantava elektrijaama tarnija

Desde que ingresaron al mercado, las baterías de iones de litio han obtenido una amplia gama de aplicaciones con sus ventajas de larga vida útil, gran capacidad específica y sin efecto memoria. La temperatura baja de la batería de iones de litio es baja, atenuación severa, rendimiento de ampliación de ciclo deficiente, fenómeno de litio obvio, desequilibrio de desentrelazamiento de litio, etc. Sin embargo, con la expansión continua de la aplicación, la restricción del rendimiento a baja temperatura de las baterías de iones de litio es más obvia.

Según los informes, la capacidad de descarga de la batería de iones de litio es de solo alrededor del 31,5% a temperatura ambiente de -20 ° C. La temperatura de funcionamiento de la batería de iones de litio tradicional oscila entre -20 - + 55 ° C.

Pero en los campos aeroespacial, de vehículos eléctricos, etc., la batería puede funcionar correctamente a -40 ° C. Por lo tanto, es de gran importancia mejorar las propiedades a baja temperatura de las baterías de iones de litio.

Factores que limitan el rendimiento a baja temperatura de las baterías de iones de litio ● En entornos de baja temperatura, la viscosidad del electrolito aumenta, incluso parcialmente solidificado, lo que genera una baja conductividad eléctrica de la batería de iones de litio. ● La compatibilidad entre el electrolito y el electrodo negativo y el diafragma se deteriora en entornos de baja temperatura. ● El electrodo negativo de la batería de iones de litio en entornos de baja temperatura se precipita severamente y el litio metálico precipitado reacciona con el electrolito, y la deposición del producto da como resultado un aumento del espesor de la interfaz del electrolito de estado sólido (SEI).

● La batería de iones de litio en entornos de baja temperatura se reduce y la impedancia de transferencia de carga (RCT) aumenta significativamente. Discusión sobre los factores de rendimiento a baja temperatura que afectan a las baterías de iones de litio ● Perspectiva de expertos 1: La solución electrolítica tiene un impacto importante en el rendimiento a baja temperatura de las baterías de iones de litio, la composición y las propiedades de materialización del electrolito tienen un impacto importante en el rendimiento a baja temperatura de la batería. El problema de la baja temperatura de la batería es: la viscosidad del electrolito aumentará, la velocidad de conducción de iones será lenta, lo que resultará en la velocidad de migración de electrones del circuito externo, por lo que la batería se polarizará severamente y la capacidad de carga y descarga tendrá una fuerte disminución.

Especialmente durante la carga a baja temperatura, los iones de litio pueden formar fácilmente delegranatos de litio en la superficie del electrodo negativo, lo que provoca una falla de la batería. El rendimiento a baja temperatura del electrolito está estrechamente relacionado con el tamaño de la propia conductividad del electrolito, la transmisión de iones de la conductividad eléctrica es rápida y se puede ejercer más capacidad a bajas temperaturas. Cuanto más sales de litio haya en el electrolito, mayor será el número de migraciones y mayor será la conductividad.

Alta conductividad eléctrica, cuanto más rápida sea la conductividad iónica, menor será la polarización, mejor será el rendimiento de la batería a baja temperatura. Por lo tanto, una mayor conductividad es una condición necesaria para lograr un buen rendimiento a baja temperatura de las baterías de iones de litio. La conductividad eléctrica del electrolito está relacionada con la composición del electrolito y la viscosidad del solvente es para mejorar la vía de conductividad eléctrica del electrolito.

La fluidez del solvente es buena a baja temperatura del solvente es la garantía del transporte de iones, y la membrana electrolítica sólida formada por el electrolito en el electrolito de baja temperatura también es clave para la conducción de iones de litio, y el RSEI es la impedancia principal de la batería de iones de litio en un entorno de baja temperatura. ● Opinión de expertos 2: El rendimiento limitado de la batería de iones de litio a baja temperatura es un aumento brusco en la impedancia de difusión de LI+ a baja temperatura, pero no así la película SEI. Características de baja temperatura del material del electrodo positivo de la batería de iones de litio ● 1, la estructura de capas característica de baja temperatura del material del electrodo positivo de estructura en capas tiene un canal de difusión de iones de litio unidimensional y tiene la estabilidad estructural del canal tridimensional, que es el comercial más antiguo.

Material positivo de la batería de iones de litio. Entre sus sustancias representativas se encuentran LiCoO2, Li(CO1-XNIX)O2 y Li(Ni, Co, Mn)O2, etc. Xie Xiaohua y otros.

Utilizamos LiCoo2/MCMB como objetos de investigación, probando sus características de carga a baja temperatura. Los resultados muestran que a medida que disminuye la temperatura, la plataforma de descarga cae de 3,762 V (0 ° C) a 3.

207 V (-30 ° C); su capacidad total de batería también se reduce de 78,98 mA · h (0 ° C) a 68,55 mA · h (-30 ° C).

● 2, la característica de baja temperatura del material positivo de la estructura de espinela estructura de espinela material positivo LiMn2O4, porque no hay elemento Co, hay ventajas de bajo costo y no tóxico. Sin embargo, el engranaje de valencia de Mn y el efecto JaHN-Teller de Mn3+ dan lugar a problemas como diferencias estructurales inestables y reversibles. Peng Zhengshun, indica que el rendimiento electroquímico de los materiales de electrodos positivos LiMn2O4 es grande, y el RCT se utiliza como ejemplo: el RCT de LIMN2O4 sintetizado por fase sólida de alta temperatura es significativamente mayor que el método sol gel, y este fenómeno está en iones de litio implantado en coeficientes de difusión.

La razón se debe principalmente a los diferentes métodos sintéticos para la cristalinidad y morfología del producto. ● 3, las características de baja temperatura del material del electrodo positivo del sistema de fosfato LIFEPO4 es el cuerpo principal del material positivo de la batería de energía actual debido a la excelente estabilidad y seguridad del volumen, con el material ternario. La resistencia a baja temperatura del fosfato de hierro se debe principalmente a que el material en sí es el aislante, la conductividad electrónica es baja, la difusión de iones de litio es deficiente, por lo que la resistencia interna de la batería aumenta, la polarización es alta, la carga y descarga de la batería está bloqueada, por lo que el rendimiento a baja temperatura no es ideal.

Valley Yidi, etc., al estudiar el comportamiento de carga y descarga de LifePO4 a bajas temperaturas, la eficiencia de Kulen es del 64% al 96% y -20 ° C a 55 ° C a 0 ° C, y el voltaje de descarga es de 55 ° C 3,11 V.

2,62 V de entrega a -20 ° C. XING et al, descubrimiento, después de la adición de agentes conductores de nanocarbono, las propiedades electroquímicas de LiFePO4 disminuyeron y se mejoró el rendimiento a baja temperatura; el voltaje de descarga de LiFePO4 después de la modificación 3.

Los 40 V cayeron a 3,09 V a -25 ° C, la disminución fue de solo el 9,12%; y su eficiencia de batería fue del 57.

3%, superior al 53,4% del agente eléctrico no nanocarbonado a -25 °C. Recientemente, LIMNPO4 ha atraído el interés de la gente.

El estudio encontró que LIMNPO4 tiene altos potenciales (4,1 V), no contamina, tiene bajo precio, gran capacidad específica (170 mAh/g), etc. Sin embargo, debido a la menor conductividad iónica de LIMNPO4 que de LiFePO4, a menudo se utiliza para reemplazar Mn y formar un LiMn0.

Solución sólida 8Fe0.2PO4 en el uso real de la porción FE. Las características de baja temperatura del material del electrodo negativo de la batería de iones de litio son más graves en relación con el material del electrodo positivo, y el deterioro por baja temperatura de la batería de iones de litio es más severo, principalmente por tres razones: ● Carga y descarga de alta magnificación a baja temperatura, la polarización de la batería es severa, el litio metálico de la superficie negativa se deposita en gran medida y el producto de reacción del litio metálico y el electrolito generalmente no tiene conductividad eléctrica; Afectado por la baja temperatura;.

El estudio de soluciones electrolíticas de baja temperatura aborda el efecto de transferencia de Li + en una batería de iones de litio, y su conductividad iónica y el rendimiento de formación de película SEI tienen un efecto significativo en el rendimiento de la batería a baja temperatura. Se determina que la solución electrolítica de baja temperatura es muy particular, existen tres indicadores principales: conductividad iónica, ventanas electroquímicas y reactividad del electrodo. El nivel de estos tres indicadores depende en gran medida de los materiales que lo componen: disolvente, electrolito (sal de litio) y aditivo.

Por lo tanto, el estudio del rendimiento a baja temperatura de cada parte del electrolito es de gran importancia para comprender y mejorar el rendimiento a baja temperatura de la batería. ● Las características de baja temperatura del electrolito basado en EC en comparación con el carbonato de cadena, la estructura del carbonato cíclico es cercana, fuerte, tiene un alto punto de fusión y viscosidad. Sin embargo, la gran polaridad de la estructura anular hace que a menudo tenga una constante dieléctrica grande.

El solvente EC tiene una constante dieléctrica grande, alta conductividad iónica, un rendimiento de formación de película perfecto, evita eficazmente que la molécula de solvente se coinserte, por lo que es una posición indispensable, por lo que la mayoría de los sistemas de solución electrolítica de baja temperatura son grandes y luego se mezclan. Punto de fusión bajo de solvente de molécula pequeña. ● La sal de litio es una composición importante del electrolito. La sal de litio no solo puede mejorar la conductividad iónica de la solución, sino que también puede reducir la distancia de difusión de Li + en la solución.

En general, cuanto mayor sea la concentración de Li+ en la solución, mayor será la conductividad iónica. Sin embargo, la concentración de iones de litio en el electrolito no está correlacionada linealmente, sino que es una línea parabólica. Esto se debe a que la concentración de iones de litio en el disolvente depende de la disociación de la sal de litio en el disolvente y de la fuerza de la asociación.

El estudio del electrolito de baja temperatura, excepto que la batería está compuesta por sí misma, y ​​los factores del proceso en la operación real también tendrán un impacto significativo en el rendimiento de la batería. ● (1) Proceso de preparación YAQUB et al, el impacto de la carga del electrodo y el espesor del recubrimiento en LINI0.6CO 0.

El rendimiento a baja temperatura de la batería de grafito/2 mn0,2O2 reveló que cuanto menor sea la carga del electrodo, menor será la capa de recubrimiento y mejor el rendimiento a baja temperatura. ● (2) Estado de carga y descarga Petzl et al, el impacto del estado de carga-descarga de baja temperatura en el ciclo de vida de la batería encontró que cuando la profundidad de descarga puede causar una mayor pérdida de capacidad y reducir la vida circulatoria.

(3) El área de superficie, la apertura, la densidad del electrodo, la mojabilidad del electrodo y la solución electrolítica, y similares, que afectan el rendimiento a baja temperatura de la batería de iones de litio. Además, no se puede ignorar el impacto de los defectos de los materiales y procesos en el rendimiento de la batería a baja temperatura. Por lo tanto, para garantizar el rendimiento a baja temperatura de la batería de iones de litio, es necesario hacer lo siguiente: ● (1) formar una película SEI delgada y densa; ● (2) garantizar que Li + tenga un gran coeficiente de difusión en la sustancia activa; ● (3) ) El electrolito tiene una alta conductividad iónica a bajas temperaturas.

Además, el estudio también puede adoptar otro enfoque y la atención se dirige a otro tipo de batería de iones de litio: la batería de iones de litio completamente sólida. En comparación con las baterías de iones de litio convencionales, se espera que todas las baterías de iones de litio de estado sólido, especialmente las baterías de iones de litio de película delgada completamente sólidas, resuelvan por completo el problema de atenuación de capacidad y los problemas de seguridad del ciclo utilizados en las bajas temperaturas de la batería. Entonces, ¿cómo se tratan las baterías de litio en invierno? 1.

No utilice la temperatura de la batería de litio en un entorno de baja temperatura para el efecto de la batería de litio, cuanto menor sea la temperatura de la batería de litio, menor será la actividad de la batería de litio, lo que conduce directamente a una reducción significativa en la eficiencia de carga y descarga, que es generalmente, el trabajo de las baterías de litio La temperatura está entre -20 grados -60 grados. Cuando la temperatura sea inferior a 0 ° C, tenga cuidado de no cargar al aire libre, puede cargarlo, podemos llevar la batería a la habitación (nota, ¡manténgase alejado de materiales inflamables!), Cuando la temperatura sea inferior a -20 ° C, la batería entrará automáticamente en estado de suspensión y no se podrá utilizar normalmente. Por eso el usuario del norte es especialmente frío.

No hay condiciones de carga en interiores. Para aprovechar al máximo el resto de la batería, cargue la batería inmediatamente después de estacionar, para aumentar la carga y evitar el litio. 2, desarrolle el invierno habitual que lo acompaña, cuando la batería está demasiado baja, debemos realizar una carga oportuna, desarrollar un buen hábito de acompañamiento, recuerde, nunca siga la batería normal para volver a la energía de la batería de invierno.

La actividad de la batería de litio en invierno disminuye, lo que puede provocar una sobrecarga muy fácil, lo que afecta levemente la vida útil de la batería y desencadenar un accidente de combustión. Por lo tanto, en invierno, preste más atención a cargar de forma superficial. Es necesario señalar especialmente que no se debe estacionar el vehículo durante mucho tiempo para evitar la sobrecarga.

3, no se aleje de recordar no cargar durante mucho tiempo, no lo haga conveniente, coloque el vehículo durante mucho tiempo en estado de carga y podrá. Cuando el entorno de carga en invierno sea inferior a 0 ° C, al cargar, no lo aleje demasiado, para evitar emergencias, manejo oportuno. 4.

Al cargar, utilice un cargador especial para baterías de litio; el mercado está repleto de cargadores de inferior calidad; el uso de cargadores de inferior calidad puede provocar daños en la batería e incluso provocar un incendio. No compre productos baratos y sin garantía, no utilice cargadores de baterías de plomo-ácido, si su cargador no puede usarlo, deje de usarlo, no lo pierda. 5, preste atención a la vida útil de la batería, el cambio oportuno en la nueva vida útil de la batería de litio, los diferentes tipos de vida útil de la batería, además de la forma de uso diario, la vida útil de la batería no es igual, si el automóvil se apaga o se corta sin fin, comuníquese con el personal de mantenimiento de la batería de litio para manejar a la persona de reparación de la batería de litio durante el corto, comuníquese con el personal de mantenimiento de la batería de litio.

6, hay una buena electricidad para el invierno, para poder utilizar el vehículo a mediados de la primavera, si no tiene una batería por mucho tiempo, recuerde cargar entre el 50% y el 80% de la batería, y sacarla del automóvil y realizar una carga regular, aproximadamente un mes de carga. Nota: La batería se almacena en un ambiente seco. 7.

Coloque correctamente la batería No sumerja la batería en agua ni la humedezca, no la apile más de 7 pisos ni invierta la dirección de la batería, litio.