מה הסיבה לקיבולת סוללת ליתיום?

作者：Iflowpower – Kaasaskantava elektrijaama tarnija

על פי דיווחים, קיבולת הפריקה של סוללת הליתיום-יון היא רק כ-31.5% בטמפרטורת החדר ב-20 מעלות צלזיוס. טמפרטורת הפעלה של סוללת ליתיום-יון מסורתית בין -20 ~ + 55 ¡ã C.

אבל בקטגוריה של תעופה וחלל, כלי רכב חשמליים, דורשים שהסוללה תעבוד כראוי ב-40 מעלות צלזיוס. לכן, יש משמעות רבה לשפר את תכונות הטמפרטורה הנמוכה של סוללות ליתיום יון. בסביבות טמפרטורות נמוכות, הצמיגות של האלקטרוליט עולה, אפילו מתמצקת חלקית, וכתוצאה מכך מוליכות נמוכה של סוללת הליתיום יון.

התאימות בין האלקטרוליט לבין האלקטרודה השלילית והדיאפרגמה מתדרדרת בסביבה בטמפרטורה נמוכה. האלקטרודה השלילית של סוללת הליתיום יון בסביבות טמפרטורות נמוכות שקעה בצורה חמורה, והליתיום המתכת המשקע הגיב עם אלקטרוליט, והשקעת המוצר נגרמה לעובי ממשק אלקטרוליט מוצק (SEI). סוללות ליתיום-יון בסביבה בטמפרטורה נמוכה מפחיתות את מערכת הדיפוזיה הפנימית של החומר הפעיל, עכבת העברת המטען (RCT) גדלה באופן משמעותי.

פרספקטיבה של מומחה 1: תמיסת אלקטרולין משפיעה על ביצועי הטמפרטורה הנמוכה של סוללות ליתיום יון, להרכב ולמאפייני ההתממשות של האלקטרוליט יש השפעה שלילית על ביצועי הסוללה בטמפרטורה נמוכה. הבעיה במשטח הסוללה היא: צמיגות האלקטרוליט תהפוך לגדולה, מוליכות היונים איטית, וכתוצאה מכך מהירות נדידת האלקטרונים של המעגל החיצוני, כך שהסוללה עברה קיטוב חמור, ויכולת הטעינה והפריקה יורדת חדה. במיוחד בעת טעינה בטמפרטורה נמוכה, יוני ליתיום יכולים ליצור בקלות ליתיום דלגרנים על פני האלקטרודה השלילית, וכתוצאה מכך כשל בסוללה.

ביצועי הטמפרטורה הנמוכה של האלקטרוליט קשורים קשר הדוק לגודל המוליכות האלקטרוליט עצמו, יון השידור של המוליכות החשמלית הוא מהיר, וניתן להפעיל יותר קיבולת בטמפרטורות נמוכות. ככל שיש יותר מלחי ליתיום באלקטרוליט, מספר הנדידות גדול יותר, כך המוליכות גבוהה יותר. מוליכות חשמלית גבוהה, ככל שמוליכות היונים מהירה יותר, ככל שהקיטוב קטן יותר, כך ביצועי הסוללה בטמפרטורה נמוכה טובים יותר.

לכן, מוליכות גבוהה יותר היא תנאי הכרחי להשגת ביצועים טובים בטמפרטורה נמוכה של סוללות ליתיום יון. המוליכות החשמלית של האלקטרוליט קשורה להרכב האלקטרוליט, והצמיגות של הממס מיועדת לשפר את מסלול המוליכות החשמלית של האלקטרוליט. נזילות הממס טובה בטמפרטורה נמוכה של הממס היא הערובה להובלת יונים, וממברנת האלקטרוליט המוצק שנוצרת על ידי האלקטרוליט בטמפרטורה נמוכה היא גם מפתח להשפעה על מוליכות יוני ליתיום, ו-RSEI היא עכבה הדוקה של סוללת ליתיום יון בסביבה בטמפרטורה נמוכה.

מומחה 2: גורמי טעם להגבלת ביצועי טמפרטורות נמוכות של סוללות ליתיום יון הם טמפרטורות נמוכות, עכבת דיפוזיה Li+ חדשה, אך לא סרט SEI. למבנה השכבתי יש גם תעלת דיפוזיה חד-ממדית של ליתיום-יון, בעלת יציבות מבנה תעלה תלת-ממדית, והיא החומר החיובי הראשון של סוללת ליתיום-יון. החומרים המייצגים שלו כוללים LiCoO2, Li (CO1-XNIX) O2 ו-Li (Ni, Co, Mn) O2, e.