Litiumakun toiminnan syyt talvella

著者：Iflowpower – Portable Power Station Supplier

Markkinoille tulon jälkeen litiumioniakkuja on käytetty laajalti niiden etuina, jotka ovat pitkä käyttöikä, suuri ominaiskapasiteetti, ei muistiefektiä. Matala lämpötila litiumioniakussa on alhainen, voimakas vaimennus, huono syklin suurennus ja ilmeinen litiumilmiö sekä poistava litiumin epätasapaino. Kuitenkin, koska sovellus laajenee jatkuvasti, litiumioniakkujen alhaisen lämpötilan suorituskyvyn rajoitus lisääntyy.

Raporttien mukaan litiumioniakun purkauskapasiteetti on vain noin 31,5 % huoneenlämpötilassa -20 °C:ssa. Perinteisen litiumioniakun käyttölämpötila on -20 - +55 °C.

Ilmailu-, erikois-, sähköajoneuvojen jne. aloilla akku voidaan kuitenkin vaatia toimimaan normaalisti -40 °C:ssa. Siksi on erittäin tärkeää parantaa litiumioniakkujen alhaisen lämpötilan ominaisuuksia.

Tekijöiden rajoittamissa litiumioniakuissa elektrolyytin viskositeetti kasvaa, jopa osittain jähmettyy, mikä johtaa litiumioniakun alhaiseen lämpötilaan, mikä johtaa litiumioniakun johtavuuden heikkenemiseen. Elektrolyytin ja negatiivisen elektrodin sekä kalvon yhteensopivuus heikkenee alhaisessa lämpötilassa Litiumioniakun negatiivinen elektrodi alhaisissa lämpötiloissa saostui voimakkaasti, ja saostunut metallilitium saatettiin reagoimaan elektrolyytin kanssa, ja tuotteen kerrostuminen johtaa kiinteän tilan elektrolyytin rajapinnan (SEI) paksuuden kasvuun.

 Litiumioniakut laskevat aktiivisen aineen sisäisessä diffuusiojärjestelmässä matalassa lämpötilassa ja varauksensiirtoimpedanssi (RCT) kasvaa merkittävästi Keskustelu litiumioniakkujen alhaisen lämpötilan suorituskyvyn määräävästä tekijästä: Elektrolyytillä on tärkeä vaikutus litiumioniakkujen alhaisen lämpötilan suorituskykyyn, elektrolyytin koostumuksella ja materialisaatio-ominaisuuksilla on tärkeä vaikutus akun alhaiseen lämpötilaan. Akun alhaisen lämpötilan ongelma on: elektrolyytin viskositeetti on suuri, ionin johtamisnopeus on hidas, mikä johtaa ulkoisen piirin elektronien siirtymisnopeuteen, joten akku on voimakkaasti polarisoitunut ja lataus- ja purkauskapasiteetti on laskenut jyrkästi.

Varsinkin alhaisessa lämpötilassa ladattaessa litium-ionit voivat helposti muodostaa litiumdelegraa negatiivisen elektrodin pintaan, mikä johtaa akun vaurioitumiseen. Elektrolyytin alhaisen lämpötilan suorituskyky liittyy läheisesti itse elektrolyytin kokoon, ja sähkönjohtavuuden välitysioni on nopea, ja alhaisissa lämpötiloissa voidaan osoittaa enemmän kapasiteettia. Mitä enemmän litiumsuoloja elektrolyytissä on, sitä suurempi on migraatioluku, sitä suurempi on johtavuus.

Sähkönjohtavuuden nopeus, mitä suurempi ionin johtavuus, mitä pienempi polarisaatio, sitä parempi akun suorituskyky alhaisessa lämpötilassa. Siksi korkeampi johtavuus on välttämätön edellytys litiumioniakkujen hyvän alhaisen lämpötilan suorituskyvyn saavuttamiseksi Elektrolyytin sähkönjohtavuus liittyy elektrolyytin koostumukseen, ja liuottimen viskositeetin tarkoituksena on parantaa elektrolyytin sähkönjohtavuuden reittiä.

Liuottimen juoksevuus on hyvä liuottimen alhaisessa lämpötilassa on tae ionin kuljetukselle, ja elektrolyytin muodostama kiinteä elektrolyyttikalvo matalan lämpötilan elektrolyytissä on myös avain vaikuttaa litiumionien johtavuuteen, ja RSEI on litiumioniakun pääimpedanssi matalassa lämpötilassa. Asiantuntija 2: Litiumioniakkujen alhaisen lämpötilan suorituskykyä rajoittava tekijä on LI + -diffuusioimpedanssin jyrkkä nousu matalissa lämpötiloissa, mutta ei SEI-kalvo. Litiumioniakkupositiivisten materiaalien alhaisen lämpötilan ominaisuudet - 1 - Kerrosrakenteen positiivisten materiaalien matalan lämpötilan ominaisuudet Kerrostetussa rakenteessa on sekä yksiulotteinen litiumionidiffuusiokanava, joka on vertaansa vailla, että kolmiulotteinen kanavarakenteen positiivinen akkumateriaali, joka on ensimmäinen kaupallinen litiumionimateriaali.

Sen edustavia aineita ovat LiiCoO2, Li (CO1-XNIX) O2 ja Li (Ni, Co, Mn) O2 Xie Xiaohua et ai. Ottaa LiCoo2 / MCMB tutkimuskohteina, testasi sen alhaisen lämpötilan latausominaisuudet.

 Tulokset osoittavat, että kun lämpötila laskee, purkausalusta laskee 3,762 V:sta (0 °C) 3,207 V:iin (-30 °C); sen akun kokonaiskapasiteetti on myös pienentynyt 78:sta.

98 mA · h (0 °C) - 68,55 mA · h (-30 °C) - 2 - Spinellirakenteen positiivisen materiaalin alhaisen lämpötilan ominaisuudet Spinellirakenne LiMn2O4 positiivinen materiaali, erinomaisen hinnan ansiosta, myrkyttömät edut koelementin ansiosta. Mn-valenssivaihde on kuitenkin monivaihteinen ja Mn3+:n JAHN-Teller-vaikutus, mikä johtaa ongelmiin, kuten rakenteellisiin epävakaisiin ja palautuviin eroihin.

 Peng Zhengshun, joka osoittaa, että LiMn2O4-positiivisten elektrodimateriaalien sähkökemiallinen suorituskyky on suuri, ja RCT:tä käytetään esimerkkinä: korkean lämpötilan kiinteällä faasilla syntetisoidun LIMN2O4:n RCT on huomattavasti korkeampi kuin sooligeelimenetelmällä, ja tämä ilmiö on litiumionissa. Diffuusiokerroin heijastuu myös. Syynä on pääasiassa se, että eri synteesimenetelmillä on suuri vaikutus tuotteen kiteisyyteen ja morfologiaan - 3 - Fosfaattijärjestelmän positiivisen elektrodimateriaalin alhaisen lämpötilan ominaisuudet LIFEPO4:stä on tullut nykyisen tehon akun positiivisen materiaalin pääkappale erinomaisen tilavuusvakauden ja turvallisuuden sekä kolmikomponentin ansiosta.

Rautafosfaatin alhaisen lämpötilan kestävyys johtuu pääasiassa siitä, että materiaali itsessään on eriste, elektronien johtavuus on alhainen, litiumionidiffuusio on huono, joten akun sisäinen vastus kasvaa, polarisaatio on korkea, akun lataus ja purkautuminen estyvät, joten alhaisen lämpötilan suorituskyky ei ole ihanteellinen Valley Yidi jne., kun tutkitaan LifePO4:n lataus- ja purkauskäyttäytymistä matalissa lämpötiloissa, Kulen-hyötysuhde on 64% 96%:ssa ja -20 ° C lämpötilassa 55 ° C - 0 ° C ja purkausjännite on 55 ° C 3.

11V. 2,62 V toimitusjännite -20 °C:seen.

 XING et al, löytö, nanohiilijohtavien aineiden lisäämisen jälkeen LiFePO4:n sähkökemialliset ominaisuudet heikkenivät ja suorituskyky alhaisessa lämpötilassa parani; LiFePO4:n purkausjännite 3,40 V:n modifioinnin jälkeen putosi 3,09 V:iin -25 °C:ssa, lasku oli vain 9.

12 %; ja sen akun hyötysuhde oli 57,3%, korkeampi kuin 53,4% ei-nanohiilisähköagentista -25 °C:ssa.

 Viime aikoina LIMNPO4 on herättänyt kiinnostusta. Tutkimuksessa havaittiin, että LIMNPO4:n etuna on suuri potentiaali (4,1 V), saastuminen, alhainen hinta, suuri ominaiskapasiteetti (170 mAh / g).

Koska LIMNPO4 on kuitenkin pienempi kuin LiFePO4:n alempi ioninjohtavuus, sitä käytetään usein varsinaisessa Mn:n korvaamisessa muodostamaan kiinteän LiMn0,8Fe0,2PO4-liuoksen.

 Litiumioniakun negatiivisen elektrodimateriaalin matalan lämpötilan ominaisuudet ovat vakavampia verrattuna positiivisen elektrodin materiaaliin, ja litiumioniakun negatiivisen elektrodimateriaalin alhaisen lämpötilan heikkeneminen on vakavampaa, pääasiassa seuraavista kolmesta syystä: Akku on äärimmäisen polarisoitunut, kun matalan lämpötilan korkea suurennus latautuu ja purkautuu ja negatiivinen pintametallilitium kerrostuu, ja metallilitiumin ja elektrolyytin reaktiotuotteella ei yleensä ole sähkönjohtavuutta; Termodynaamisesta kulmasta elektrolyytti sisältää suuren määrän CO:ta, CN-isolaattia ja voi reagoida negatiivisen elektrodimateriaalin kanssa, ja muodostunut SEI-kalvo on herkempi alhaiselle lämpötilalle; Hiilinegatiivinen elektrodi on vaikea litiumlitiumille matalassa lämpötilassa, ja siinä on varaus- ja purkausesymmetriaa Tutkimuselektrolyyttielektrolyyttielektrolyyttielektrolyytti litiumioniakussa vaikuttaa merkittävästi ioninjohtavuuteen ja SEI-kalvonmuodostusominaisuuksiin akun suorituskykyyn alhaisessa lämpötilassa. On arvioitu, että matalan lämpötilan elektrolyytti on erittäin detro, sillä on kolme pääindikaattoria: ionijohtavuus, sähkökemialliset ikkunat ja elektrodien reaktiivisuus.

Näiden kolmen indikaattorin taso riippuu suurelta osin sen koostumusmateriaalista: liuotin, elektrolyytti (litiumsuolaa), lisäaine. Siksi elektrolyytin kunkin osan alhaisen lämpötilan suorituskyvyn tutkimuksella on suuri merkitys akun matalan lämpötilan energian ymmärtämisen ja parantamisen kannalta. EC-pohjaisen elektrolyytin alhaisen lämpötilan ominaisuudet verrattuna ketjukarbonaattiin, syklinen karbonaattirakenne on tiukka, korkea, sillä on korkea sulamispiste ja viskositeetti.

Rengasmaisen rakenteen tuomalla suurella polariteetilla on kuitenkin usein suuri dielektrisyysvakio. EC-liuottimella on suuri dielektrisyysvakio, korkea ioninjohtavuus, täydellinen kalvonmuodostuskyky, se estää tehokkaasti liuotinmolekyylin lisäämisen yhdessä, joten se on välttämätön asema, joten enimmäkseen matalan lämpötilan elektrolyyttiliuosjärjestelmät ovat suuria, ja sitten sekoitetaan matalalla sulava pienimolekyylinen liuotin Litiumsuola on tärkeä elektrolyytin koostumus.

Litiumsuola ei voi vain parantaa liuoksen ioninjohtavuutta elektrolyytissä, ja se voi myös vähentää Li +:n diffuusioetäisyyttä liuoksessa. Yleensä mitä suurempi Li + -pitoisuus liuoksessa on, sitä suurempi on ionin johtavuus. Litiumionipitoisuuden pitoisuus elektrolyytissä ei kuitenkaan korreloi lineaarisesti, vaan se on parabolinen.

Tämä johtuu siitä, että litiumionipitoisuuden pitoisuus liuottimessa riippuu litiumsuolan liukenemisesta liuottimeen ja assosiaation vahvuudesta Matalan lämpötilan elektrolyytin tutkimuksella todellisesta toiminnasta koostuvaa akkua lukuun ottamatta akun suorituskyvyllä voi myös olla suuri vaikutus akun suorituskykyyn Valmisteluprosessi.

YaquB et ai. Elektrodien kuormituksen ja pinnoitteen paksuuden tutkimus lini0.6co0:n alhaisen lämpötilan suorituskyvystä.

2 mn0,2O2 / grafiittiakku, kapasiteetin säilyvyyssuhteen suhteen, mitä pienempi elektrodin kuormitus, mitä ohuempi pinnoitekerros, sitä parempi suorituskyky alhaisessa lämpötilassa  Lataus- ja purkaustila.

Petzl et ai., Alhaisen lämpötilan latauksen ja akun käyttöiän vaikutus, havaitsivat, että kun purkaussyvyys on suuri, aiheutuu suuri kapasiteetin menetys ja syklin käyttöikä lyhenee Muut tekijät.

Elektrodin pinta-ala, aukko, elektrodin tiheys, elektrodin ja elektrolyytin kostuvuus ja vastaavat, jotka vaikuttavat litiumioniakun alhaisen lämpötilan suorituskykyyn. Lisäksi materiaali- ja prosessivikojen vaikutusta akun alhaisen lämpötilan suorituskykyyn ei voida jättää huomiotta Yhteenveto Varmistaaksesi litiumioniakun alhaisen lämpötilan suorituskyvyn, sinun on tehtävä seuraavat toimet: Muodosta ohut ja tiheä SEI-kalvo; Varmista, että Li +:lla on suuri diffuusiokerroin vaikuttavassa aineessa; Elektrolyytillä on korkea ioninjohtavuus alhaisessa lämpötilassa.

 Lisäksi tutkimuksessa voidaan ottaa erilainen lähestymistapa toisen tyyppiseen litiumioniakkuun - täysikokoiseen litiumioniakkuun. Verrattuna perinteisiin litiumioniakkuihin, kaikkien solid-state-litiumioniakkujen, erityisesti täysikokoisten ohutkalvo-litiumioniakkujen, odotetaan ratkaisevan täydellisesti kapasiteetin vaimennusongelmat ja syklin turvallisuusongelmat, joita käytetään alhaisissa lämpötiloissa.