Mis on liitiumaku mahutavuse põhjus?

著者：Iflowpower – Dodávateľ prenosných elektrární

Aruannete kohaselt on liitiumioonaku tühjendusvõime toatemperatuuril -20 ¡ã C juures vaid umbes 31,5%. Traditsiooniline liitiumioonaku töötemperatuur vahemikus -20 ~ + 55 ¡ã C.

Kuid kosmosesõidukite, elektrisõidukite kategoorias on vaja, et aku töötaks korralikult temperatuuril -40 ¡ã C. Seetõttu on liitiumioonakude madala temperatuuriga omaduste parandamine väga oluline. Madala temperatuuriga keskkondades suureneb elektrolüüdi viskoossus, isegi osaliselt tahkunud, mille tulemuseks on liitiumioonaku madal juhtivus.

Elektrolüüdi ja negatiivse elektroodi ning diafragma ühilduvus halveneb madala temperatuuriga keskkonnas. Liitiumioonaku negatiivne elektrood madala temperatuuriga keskkondades sadenes tugevasti ja sadestunud metallliitium reageeris elektrolüüdiga ning toote sadestumine põhjustas tahke elektrolüüdi liidese (SEI) paksuse. Liitium-ioonakud vähendavad madala temperatuuriga keskkonnas aktiivse aine sisemist difusioonisüsteemi, laengu ülekandetakistus (RCT) suureneb oluliselt.

Eksperdivaade 1: elektrolüünilahus mõjutab liitiumioonakude madala temperatuuri jõudlust, elektrolüüdi koostis ja materialiseerumisomadused avaldavad negatiivset mõju aku madalal temperatuuril toimimisele. Probleem aku pinnal on järgmine: elektrolüüdi viskoossus muutub suureks, ioonide juhtivus on aeglane, mille tulemuseks on välise vooluahela elektronide migratsiooni kiirus, mistõttu aku on tugevalt polariseerunud ning laadimis- ja tühjendusvõimsus on järsult vähenenud. Eriti madalal temperatuuril laadimisel võivad liitiumioonid kergesti moodustada negatiivse elektroodi pinnale liitiumi delegraane, mille tulemuseks on aku rike.

Elektrolüüdi madalatemperatuuriline jõudlus on tihedalt seotud elektrolüüdi omajuhtivuse suurusega, elektrijuhtivuse ülekandeioon on kiire ja madalatel temperatuuridel saab rakendada rohkem võimsust. Mida rohkem on elektrolüüdis liitiumisoolasid, seda suurem on migratsioonide arv, seda suurem on juhtivus. Kõrge elektrijuhtivus, mida kiirem on ioonide juhtivus, mida väiksem on polarisatsioon, seda parem on aku jõudlus madalal temperatuuril.

Seetõttu on liitiumioonakude hea madala temperatuuriga töövõime saavutamiseks vajalik tingimus kõrgem juhtivus. Elektrolüüdi elektrijuhtivus on seotud elektrolüüdi koostisega ja lahusti viskoossus peab parandama elektrolüüdi elektrijuhtivuse rada. Lahusti voolavus on lahusti madalal temperatuuril hea ioonide transpordi tagatis ja madalal temperatuuril elektrolüüdi poolt moodustatud tahke elektrolüüdi membraan on samuti võti liitiumioonide juhtivuse mõjutamiseks ning RSEI on liitiumioonaku tihe takistus madala temperatuuriga keskkonnas.

Ekspert 2: Liitiumioonakude madala temperatuuriga jõudlust piiravad maitsetegurid on madalad temperatuurid, uus Li + difusioonitakistus, kuid mitte SEI-kile. Kihilisel struktuuril on nii ühemõõtmeline liitiumioon-difusioonikanal, millel on kolmemõõtmeline kanalistruktuuri stabiilsus, kui ka esimene kaubanduslik liitiumioonaku positiivne materjal. Selle tüüpiliste ainete hulka kuuluvad LiCoO2, Li (CO1-XNIX) O2 ja Li (Ni, Co, Mn) O2, nt.