冬場のリチウムイオン電池の容量は限界に達しますが、なぜリチウムイオン電池は低温を「恐れる」のでしょうか？

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リチウムイオン電池は、市場に登場して以来、長寿命、大きな比容量、メモリ効果がないなどの利点により、幅広い用途に使用されています。 リチウムイオン電池の低温は、減衰が激しく、サイクル増幅性能が悪く、リチウム現象が顕著で、リチウム不均衡が解消されるなどの原因となります。 しかし、用途が継続的に拡大するにつれて、リチウムイオン電池の低温性能の制限がより顕著になってきています。

報道によれば、リチウムイオン電池の放電容量は、室温-20℃では31.5%程度にしかならない。 従来のリチウムイオン電池の動作温度は -20 ～ + 55 °C です。

しかし、航空宇宙、電気自動車などの分野では、バッテリーは-40℃でも正常に動作します。 したがって、リチウムイオン電池の低温特性を改善することは非常に重要です。

リチウムイオン電池の低温性能を制限する要因 ● 低温環境では、電解質の粘度が増加し、部分的に凝固しても、リチウムイオン電池の電気伝導性が低下します。 ●低温環境下では電解液と負極および隔膜との相性が悪くなります。 ● 低温環境下におけるリチウムイオン電池の負極は析出が激しく、析出した金属リチウムが電解質と反応し、生成物の析出により固体電解質界面（SEI）の厚さが増加します。

● 低温環境下でのリチウムイオン電池は容量が低下し、電荷移動インピーダンス（RCT）が大幅に増加します。 リチウムイオン電池の低温性能に影響を与える要因についての考察 ●専門家の視点 1: 電解液はリチウムイオン電池の低温性能に重要な影響を及ぼし、電解液の組成と物質化特性は電池の低温性能に重要な影響を及ぼします。 バッテリー低温時の問題は、電解質の粘度が大きくなり、イオン伝導速度が遅くなり、外部回路の電子移動速度が低下するため、バッテリーの分極が激しくなり、充放電容量が急激に低下することです。

特に低温充電の場合、リチウムイオンが負極表面に容易にリチウムデレグラントを形成し、バッテリーの故障につながります。 電解液の低温性能は電解液自身の導電性の大きさと密接な関係があり、電気伝導性の伝達イオンが速く、低温でより大きな容量を発揮することができます。 電解質中のリチウム塩が多いほど、移動回数が多くなり、導電性が高くなります。

電気伝導性が高く、イオン伝導が速く、分極が小さく、低温でのバッテリーの性能が向上します。 したがって、リチウムイオン電池の優れた低温性能を実現するには、より高い導電性が必須条件となります。 電解質の電気伝導性は電解質の組成に関係しており、溶媒の粘度は電解質の電気伝導性の経路を改善します。

溶媒の低温での流動性が良好であることは、イオン輸送の保証であり、低温電解質中の電解質によって形成される固体電解質膜もリチウムイオン伝導の鍵であり、RSEI は低温環境におけるリチウムイオン電池の主なインピーダンスです。 ● 専門家の意見 2: リチウムイオン電池の低温性能が限られているのは、低温下での LI + 拡散インピーダンスが急激に増加するためですが、SEI フィルムはそうではありません。 リチウムイオン電池の正極材料の低温特性●1、低温特性層状構造正極材料の層状構造は、1次元のリチウムイオン拡散チャネルを持ち、3次元チャネルの構造安定性を備えており、最も早く商用化されています。

リチウムイオン電池の正極材。 代表的な物質としては、LiCoO2、Li(CO1-XNIX)O2、Li(Ni, Co, Mn)O2などがあげられる。 謝小花など

LiCoo2 / MCMBを研究対象として、低温充電特性をテストします。 結果は、温度が下がると、放電プラットフォームが 3.762V (0 °C) から 3 に低下することを示しています。

207V（-30℃）；バッテリー総容量も78.98mA・h（0℃）から68.55mA・h（-30℃）に減少します。

● 2、スピネル構造の正極材の低温特性 スピネル構造LiMn2O4正極材は、Co元素が含まれていないため、低コスト、無毒性の利点があります。 しかし、Mn原子価ギアとMn3+のJaHN-Teller効果により、構造不安定性や可逆性の違いなどの問題が生じます。 彭正順氏は、LiMn2O4正極材料の電気化学性能が大きく、RCTを例に挙げて、高温固相合成したLIMN2O4のRCTがゾルゲル法よりも大幅に高く、この現象はリチウムイオン注入時の拡散係数に関係していると述べています。

その理由は主に、製品の結晶度と形態に対する合成方法が異なるためです。 ●3、低温特性のリン酸系正極材料LIFEPO4は、体積安定性と安全性に優れた三元系材料で、現在の動力電池の正極材料の主体となっています。 リン酸鉄の耐低温性は、主に材料自体が絶縁体であるため、電子伝導性が低く、リチウムイオンの拡散が悪く、そのため電池の内部抵抗が増加し、分極が高くなり、電池の充放電が阻害され、低温性能が理想的ではないためです。

Valley Yidiなどが低温でのLifePO4の充放電挙動を研究したところ、Kulen効率は55℃から0℃で96%、-20℃で64%であり、放電電圧は55℃から3.11Vでした。

-20℃まで供給可能な2.62V。 XINGらは、ナノカーボン導電剤を添加した後、LiFePO4の電気化学的特性が低下し、低温性能が向上し、改質後のLiFePO4の放電電圧が3.5倍になることを発見した。

40 V は -25 ° C で 3.09 V に低下しましたが、減少率はわずか 9.12% でした。バッテリー効率は 57 でした。

3％、-25℃での非ナノカーボン電気剤の53.4％よりも高い。 最近、LIMNPO4は人々の関心を集めています。

研究の結果、LIMNPO4 は高い電位 (4.1V)、無公害、低価格、大きな比容量 (170mAh / g) などを備えていることが判明しました。 しかし、LIMNPO4 のイオン伝導率は LiFePO4 よりも低いため、Mn の代わりに LiMn0 を形成するために使用されることがよくあります。

FE部分の実使用では8Fe0.2PO4固溶体。 リチウムイオン電池の負極材料の低温特性は正極材料に比べてより深刻であり、リチウムイオン電池の低温劣化はより深刻です。主な理由は次の3つです。●低温での高倍率充放電、電池の分極が深刻、負極表面に金属リチウムが大きく析出、金属リチウムと電解質の反応生成物は一般に電気伝導性がありません。低温の影響を受けます。

低温電解液の研究は、リチウムイオン電池におけるLi+の移動効果を担っており、そのイオン伝導性とSEI皮膜形成性能は電池の低温性能に大きな影響を与えます。 低温電解液は非常に特殊であることが判明しており、イオン伝導率、電気化学ウィンドウ、電極反応性の 3 つの主な指標があります。 これら 3 つの指標のレベルは、溶媒、電解質 (リチウム塩)、添加剤などの構成材料に大きく依存します。

したがって、電解質の各部分の低温性能を研究することは、バッテリーの低温性能を理解し、改善する上で非常に重要です。 ● EC系電解質は鎖状炭酸塩に比べて低温特性に優れ、環状炭酸塩は構造が密で強固、融点と粘度が高い。 しかし、環状構造の極性が大きいため、誘電率が大きくなることがよくあります。

EC 溶媒は誘電率が大きく、イオン伝導性が高く、完璧なフィルム形成性能を持ち、溶媒分子の共挿入を効果的に防ぐため、欠かせない位置を占めており、ほとんどの低温電解液システムは大きく、その後低融点の小分子溶媒と混合されます。 ●リチウム塩は電解質の重要な成分です。 リチウム塩は溶液のイオン伝導性を向上させるだけでなく、溶液中のLi +の拡散距離を短縮することもできます。

一般的に、溶液中の Li + 濃度が大きいほど、イオン伝導率は高くなります。 しかし、電解液中のリチウムイオン濃度は直線相関ではなく、放物線を描きます。 これは、溶媒中のリチウムイオン濃度が、溶媒中のリチウム塩の解離と結合の強さに依存するためです。

低温電解液の研究は、バッテリー自体の構成だけでなく、実際の操作におけるプロセス要因もバッテリーの性能に大きな影響を与えます。 ●（１）調製プロセスYAQUBらは、電極負荷とコーティング厚さがLINI0.6CO0に与える影響を報告した。

2mn0.2O2/グラファイト電池の低温性能は、電極負荷が小さいほど、コーティング層が薄いほど、低温性能が優れていることが明らかになりました。 ●（２）充放電状態ペツルらは、低温充放電状態が電池のサイクル寿命に与える影響について、放電深度が深いほど容量損失が大きくなり、サイクル寿命が短くなることを発見した。

(3) リチウムイオン電池の低温性能に影響を与える、表面積、開口率、電極密度、電極と電解液の濡れ性など。 さらに、材料やプロセスの欠陥がバッテリーの低温性能に与える影響も無視できません。 したがって、リチウムイオン電池の低温性能を確保するためには、以下のことを行う必要がある。●（１）薄くて緻密なSEI膜を形成する。●（２）Li+が活物質中で大きな拡散係数を持つことを保証する。●（３）電解質が低温でも高いイオン伝導性を有する。

さらに、この研究では別のアプローチも採用されており、別の種類のリチウムイオン電池、つまり全固体リチウムイオン電池に注目が集まっています。 従来のリチウムイオン電池と比較して、全固体リチウムイオン電池、特に全固体薄膜リチウムイオン電池は、電池の低温下における容量減衰問題やサイクル安全性の問題を完全に解決すると期待されています。 では、冬場のリチウム電池の取り扱い方はどうすればよいのでしょうか? 1.

リチウム電池は低温環境で使用しないでください。リチウム電池の温度が低いほど、リチウム電池の活性が低下し、充放電効率が大幅に低下します。一般的に、リチウム電池の動作温度は -20 度から -60 度の間です。 温度が0℃未満の場合は、屋外で充電しないように注意してください。充電はできますが、バッテリーを室内に持ち込むことはできます（注意：可燃物に近づかないでください！）。温度が-20℃未満の場合、バッテリーは自動的にスリープ状態になり、正常に使用できなくなります。 なので北側のユーザーは特に寒いです。

屋内充電条件はありません。 残りのバッテリーを最大限に活用するには、駐車後すぐに太陽光で充電して充電量を増やし、リチウムを避けてください。 2、冬季の習慣を身につけ、バッテリー残量が少なくなったときは、適時に充電し、冬季のバッテリー電力に戻るまで通常のバッテリーに従わないように注意してください。

冬季のリチウム電池の活性は低下し、過充電が起こりやすくなり、電池寿命に軽微な影響を与え、発火事故を引き起こします。 そのため、冬場は浅めに充電することを意識しましょう。 特に注意が必要なのは、車両を長時間駐車しないこと、過充電を避けることです。

3、長時間充電しないように注意してください。便利にせず、車両を充電状態に長時間置いておくと、充電できなくなります。 冬季の充電環境が0℃以下の場合は、充電中にあまり離れず、緊急事態を防ぐために、タイムリーに処理してください。 4.

充電するときは、市場に溢れているリチウム電池専用の充電器を使用してください。粗悪な充電器を使用すると、電池が損傷し、火災を引き起こす可能性もあります。 保証のない低価格の製品を購入しないでください。鉛蓄電池充電器を使用しないでください。充電器が使用できない場合は、使用を中止してください。損をしないでください。 5、バッテリーの寿命に注意してください。新しいリチウム バッテリーの寿命は適時に変更してください。バッテリーの寿命は種類によって異なり、日常の使用方法によっても異なります。バッテリーの寿命は均等ではありません。車の電源が切れたり、切れたりした場合は、リチウム バッテリーのメンテナンス担当者に連絡してください。バッテリーが切れた場合は、リチウム バッテリーのメンテナンス担当者に連絡してください。

6、冬は電気が十分あるので、春の中頃に車両を使用するには、バッテリーが長く持たない場合は、バッテリーを50％〜80％充電し、車から取り外して定期的に充電してください。約1か月の充電です。 注意: バッテリーは乾燥した環境で保管されます。 7.

バッテリーを正しく配置してください。バッテリーを水に浸したり、バッテリーを湿らせたりしないでください。7 段以上積み重ねたり、バッテリーの方向を逆にしたりしないでください。