ზამთრის ლითიუმ-იონური ბატარეის სიმძლავრე გაუსაძლისი გახდება, რატომ არის ლითიუმ-იონური ბატარეის "შიში" დაბალი ტემპერატურა?

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - ପୋର୍ଟେବଲ୍ ପାୱାର ଷ୍ଟେସନ୍ ଯୋଗାଣକାରୀ

ბაზარზე შესვლის დღიდან ლითიუმ-იონურ ბატარეებმა მოიპოვეს გამოყენების ფართო სპექტრი მისი უპირატესობებით: ხანგრძლივი სიცოცხლე, დიდი სპეციფიკური სიმძლავრე, მეხსიერების ეფექტის გარეშე. ლითიუმ-იონური ბატარეის დაბალი ტემპერატურა არის დაბალი, მძიმე შესუსტება, ციკლის გადიდების ცუდი შესრულება, ლითიუმის აშკარა ფენომენი, ლითიუმის დისბალანსის დეინტერლაციური დისბალანსი და ა.შ. თუმცა, განაცხადის უწყვეტი გაფართოებით, ლითიუმ-იონური ბატარეების დაბალი ტემპერატურის მუშაობის შეზღუდვა უფრო აშკარაა.

გავრცელებული ინფორმაციით, ლითიუმ-იონური ბატარეის განმუხტვის სიმძლავრე მხოლოდ 31.5% -ს შეადგენს ოთახის ტემპერატურაზე -20 ° C-ზე. ტრადიციული ლითიუმ-იონური ბატარეის მუშაობის ტემპერატურა -20 - + 55 ° C.

მაგრამ აერონავტიკის, ელექტრო სატრანსპორტო საშუალებების და ა.შ. სფეროებში, ბატარეას შეუძლია გამართულად იმუშაოს -40 ° C ტემპერატურაზე. აქედან გამომდინარე, დიდი მნიშვნელობა აქვს ლითიუმის იონური ბატარეების დაბალი ტემპერატურის თვისებების გაუმჯობესებას.

ფაქტორები, რომლებიც ზღუდავს ლითიუმ-იონური ბატარეის მუშაობას დაბალ ტემპერატურაზე ● დაბალი ტემპერატურის პირობებში, ელექტროლიტის სიბლანტე იზრდება, ნაწილობრივ მყარდებაც კი, რაც იწვევს ლითიუმ-იონური ბატარეის დაბალი ელექტროგამტარობას. ● ელექტროლიტსა და უარყოფით ელექტროდსა და დიაფრაგმას შორის თავსებადობა უარესდება დაბალი ტემპერატურის გარემოში. ● ლითიუმ-იონური ბატარეის უარყოფითი ელექტროდი დაბალი ტემპერატურის გარემოში ძლიერ დალექილია და ნალექი ლითონის ლითიუმი რეაგირებს ელექტროლიტთან და პროდუქტის დეპონირება იწვევს მყარი მდგომარეობის ელექტროლიტის ინტერფეისის (SEI) სისქის ზრდას.

● დაბალ ტემპერატურულ გარემოში ლითიუმ-იონური ბატარეა დაქვეითებულია და მუხტის გადაცემის წინაღობა (RCT) მნიშვნელოვნად გაიზარდა. დისკუსია დაბალი ტემპერატურის შესრულების ფაქტორებზე, რომლებიც გავლენას ახდენენ ლითიუმ-იონურ ბატარეებზე ● ექსპერტის პერსპექტივა 1: ელექტროლინის ხსნარი მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს ლითიუმ-იონური ბატარეების დაბალ ტემპერატურაზე მუშაობაზე, ელექტროლიტის შემადგენლობა და მატერიალიზაციის თვისებები მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს ბატარეის დაბალი ტემპერატურის მუშაობაზე. ბატარეის დაბალი ტემპერატურის პრობლემაა: ელექტროლიტის სიბლანტე გახდება დიდი, იონის გამტარობის სიჩქარე ნელია, რის შედეგადაც ხდება გარე მიკროსქემის ელექტრონების მიგრაციის სიჩქარე, ამიტომ ბატარეა ძლიერ პოლარიზებულია, დატენვისა და განმუხტვის სიმძლავრე მკვეთრად მცირდება.

განსაკუთრებით დაბალ ტემპერატურაზე დატენვისას, ლითიუმის იონები ადვილად ქმნიან ლითიუმის დელეგრანებს უარყოფითი ელექტროდის ზედაპირზე, რაც იწვევს ბატარეის უკმარისობას. ელექტროლიტის დაბალი ტემპერატურული მოქმედება მჭიდროდ არის დაკავშირებული ელექტროლიტის საკუთარი გამტარობის ზომასთან, ელექტრული გამტარობის იონი სწრაფია და დაბალ ტემპერატურაზე მეტი სიმძლავრე შეიძლება განხორციელდეს. რაც უფრო მეტი ლითიუმის მარილებია ელექტროლიტში, მით მეტია მიგრაციის რაოდენობა, მით უფრო მაღალია გამტარობა.

მაღალი ელექტროგამტარობა, რაც უფრო სწრაფია იონის გამტარობა, რაც უფრო მცირეა პოლარიზაცია, მით უკეთესია ბატარეის მოქმედება დაბალ ტემპერატურაზე. აქედან გამომდინარე, უმაღლესი გამტარობა აუცილებელი პირობაა ლითიუმ-იონური ბატარეების კარგი დაბალი ტემპერატურის შესრულებისთვის. ელექტროლიტის ელექტრული გამტარობა დაკავშირებულია ელექტროლიტის შემადგენლობასთან, ხოლო გამხსნელის სიბლანტე არის ელექტროლიტის ელექტრული გამტარობის გზის გაუმჯობესება.

გამხსნელის სითხე კარგია გამხსნელის დაბალ ტემპერატურაზე არის იონის ტრანსპორტირების გარანტია, ხოლო დაბალ ტემპერატურის ელექტროლიტში ელექტროლიტის მიერ წარმოქმნილი მყარი ელექტროლიტური მემბრანა ასევე არის ლითიუმის იონური გამტარობის გასაღები, ხოლო RSEI არის ლითიუმის იონური ბატარეის მთავარი წინაღობა დაბალი ტემპერატურის გარემოში. ● ექსპერტის მოსაზრება 2: შეზღუდული ლითიუმ-იონური ბატარეის დაბალი ტემპერატურის შესრულება არის LI + დიფუზიური წინაღობის მკვეთრი ზრდა დაბალ ტემპერატურაზე, მაგრამ არა SEI ფირის პირობებში. ლითიუმ-იონური ბატარეის დადებითი ელექტროდის მასალის დაბალი ტემპერატურული მახასიათებლები ● 1, ფენიანი სტრუქტურის დაბალტემპერატურული ფენის სტრუქტურა დადებითი ელექტროდის მასალას აქვს როგორც ერთგანზომილებიანი ლითიუმის იონური დიფუზიური არხი, ასევე აქვს სამგანზომილებიანი არხის სტრუქტურული სტაბილურობა, რომელიც ყველაზე ადრეული კომერციული რეკლამაა.

ლითიუმის იონური ბატარეის დადებითი მასალა. მის წარმომადგენლობით ნივთიერებებს მიეკუთვნება LiCoO2, Li (CO1-XNIX) O2 და Li (Ni, Co, Mn) O2 და ა.შ. Xie Xiaohua და ა.შ.

გამოიყენეთ LiCoo2 / MCMB, როგორც კვლევის ობიექტები, შეამოწმეთ მისი დაბალი ტემპერატურის დატენვის მახასიათებლები. შედეგები აჩვენებს, რომ ტემპერატურის კლებასთან ერთად, გამონადენის პლატფორმა ეცემა 3,762 ვ-დან (0 ° C) 3-მდე.

207V (-30 °C); მისი ბატარეის მთლიანი მოცულობა ასევე მცირდება 78,98 mA · h (0 ° C) 68,55 mA · h (-30 ° C)-მდე.

● 2, დაბალი ტემპერატურა დამახასიათებელი დადებითი მასალა spinel სტრუქტურა spinel სტრუქტურა LiMn2O4 დადებითი მასალა, რადგან არ არსებობს Co ელემენტი, არის დაბალი ღირებულება, არატოქსიკური უპირატესობები. თუმცა, Mn ვალენტური მექანიზმი და Mn3+-ის JaHN-Teller ეფექტი, რაც იწვევს პრობლემებს, როგორიცაა სტრუქტურული არასტაბილური და შექცევადი განსხვავებები. Peng Zhengshun, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ LiMn2O4 დადებითი ელექტროდის მასალების ელექტროქიმიური მოქმედება დიდია და მაგალითად გამოიყენება RCT: მაღალი ტემპერატურის მყარი ფაზით სინთეზირებული LIMN2O4 RCT მნიშვნელოვნად აღემატება სოლგელის მეთოდს და ეს ფენომენი არის ლითიუმის იონში, რომელიც იმპლანტირებულია დიფუზიის კოეფიციენტებზე.

მიზეზი ძირითადად განპირობებულია პროდუქტის კრისტალურობისა და მორფოლოგიის სხვადასხვა სინთეზური მეთოდით. ● 3, დაბალი ტემპერატურის მახასიათებლები ფოსფატის სისტემის დადებითი ელექტროდი მასალა LIFEPO4 არის ძირითადი ნაწილი მიმდინარე სიმძლავრის ბატარეის დადებითი მასალა გამო შესანიშნავი მოცულობის სტაბილურობისა და უსაფრთხოების, სამიანი მასალა. რკინის ფოსფატის დაბალი ტემპერატურის წინააღმდეგობა ძირითადად გამოწვეულია იმით, რომ თავად მასალა არის იზოლატორი, ელექტრონის გამტარობა დაბალია, ლითიუმის იონის დიფუზია ცუდია, ასე რომ, ბატარეის შიდა წინააღმდეგობა იზრდება, პოლარიზაცია მაღალია, ბატარეის დატენვა და გამონადენი დაბლოკილია, ამიტომ დაბალი ტემპერატურის შესრულება არ არის იდეალური.

Valley Yidi და ა.შ., დაბალ ტემპერატურაზე LifePO4-ის დამუხტვისა და გამონადენის ქცევის შესწავლისას, კულენის ეფექტურობა არის 64% 96% და -20 ° C 55 ° C-დან 0 ° C-მდე, ხოლო გამონადენი ძაბვა არის 55 ° C 3.11 ვ.

2.62 ვ მიწოდება -20 ° C-მდე. XING et al-მა აღმოაჩინა, რომ ნანოკარბონის გამტარ აგენტების დამატების შემდეგ, LiFePO4-ის ელექტროქიმიური თვისებები შემცირდა და გაუმჯობესდა დაბალი ტემპერატურის შესრულება; LiFePO4-ის გამონადენი ძაბვა მოდიფიკაციის შემდეგ 3.

40 ვ დაეცა 3,09 ვ-მდე -25 ° C-ზე, კლება იყო მხოლოდ 9,12%; და მისი ბატარეის ეფექტურობა იყო 57.

3%, უფრო მაღალი ვიდრე 53.4% ​​არანანოკარბონის ელექტრული აგენტი -25 ° C ტემპერატურაზე. ბოლო დროს LIMNPO4-მა მიიპყრო ხალხის ინტერესი.

კვლევამ აჩვენა, რომ LIMNPO4-ს აქვს მაღალი პოტენციალი (4.1V), არ აქვს დაბინძურება, დაბალი ფასი, დიდი სპეციფიკური სიმძლავრე (170 mAh/g) და ა.შ. თუმცა, LIMNPO4-ის დაბალი იონური გამტარობის გამო, ვიდრე LiFePO4, ის ხშირად გამოიყენება Mn-ის ჩანაცვლების მიზნით, რათა შეიქმნას LiMn0.

8Fe0.2PO4 მყარი ხსნარი FE ნაწილის რეალურ გამოყენებაში. ლითიუმ-იონური ბატარეის უარყოფითი ელექტროდის მასალის დაბალი ტემპერატურული მახასიათებლები უფრო სერიოზულია პოზიტიურ ელექტროდთან შედარებით, ხოლო ლითიუმ-იონური ბატარეის დაბალი ტემპერატურის გაუარესება უფრო მძიმეა, ძირითადად სამი მიზეზი: ● დაბალი ტემპერატურის მაღალი გადიდების მუხტი და გამონადენი, ბატარეის პოლარიზაცია მძიმეა, ნეგატიური ზედაპირის ლითონი ლითიუმი დიდწილად დეპონირებულია და მეტალის რეაქციის პროდუქტს არ აქვს ელექტროგამტარობა და ზოგადად ლითიუმი; გავლენას ახდენს დაბალი ტემპერატურა;.

დაბალი ტემპერატურის ელექტროლიტური ხსნარების შესწავლა ახორციელებს ლითიუმის იონურ ბატარეაში Li + გადაცემის ეფექტს და მისი იონური გამტარობა და SEI ფირის წარმოქმნის მოქმედება მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს ბატარეის დაბალი ტემპერატურის შესრულებაზე. დადგენილია, რომ დაბალი ტემპერატურის ელექტროლიტური ხსნარი ძალიან სპეციფიკურია, არსებობს სამი ძირითადი მაჩვენებელი: იონური გამტარობა, ელექტროქიმიური ფანჯრები და ელექტროდის რეაქტიულობა. ამ სამი ინდიკატორის დონე დიდწილად დამოკიდებულია მის შემადგენელ მასალებზე: გამხსნელი, ელექტროლიტი (ლითიუმის მარილი), დანამატი.

ამრიგად, ელექტროლიტის თითოეული ნაწილის დაბალ ტემპერატურაზე მუშაობის შესწავლას დიდი მნიშვნელობა აქვს ბატარეის დაბალი ტემპერატურის მუშაობის გასაგებად და გასაუმჯობესებლად. ● EC-ზე დაფუძნებული ელექტროლიტის დაბალი ტემპერატურის მახასიათებლები ჯაჭვის კარბონატთან შედარებით, ციკლური კარბონატის სტრუქტურა არის მჭიდრო, ძლიერი, აქვს მაღალი დნობის წერტილი და სიბლანტე. თუმცა, რგოლოვანი სტრუქტურის დიდი პოლარობა აიძულებს მას ხშირად ჰქონდეს დიდი დიელექტრიკული მუდმივი.

EC გამხსნელს აქვს დიდი დიელექტრიკული მუდმივი, მაღალი იონური გამტარობა, ფირის წარმოქმნის შესანიშნავი შესრულება, ეფექტურად აფერხებს გამხსნელის მოლეკულის ერთდროულ ჩასმას, ასე რომ ის შეუცვლელი ადგილია, რომ ძირითადად დაბალი ტემპერატურის ელექტროლიტური ხსნარის სისტემები იყოს დიდი და შემდეგ შერეული მცირე მოლეკულის გამხსნელის დაბალი დნობის წერტილი. ● ლითიუმის მარილი ელექტროლიტის მნიშვნელოვანი შემადგენლობაა. ლითიუმის მარილს შეუძლია არა მხოლოდ გააუმჯობესოს ხსნარის იონური გამტარობა, არამედ შეამციროს ხსნარში Li + დიფუზიის მანძილი.

ზოგადად, რაც უფრო დიდია Li + კონცენტრაცია ხსნარში, მით მეტია იონის გამტარობა. თუმცა, ელექტროლიტში ლითიუმის იონის კონცენტრაციის კონცენტრაცია არ არის წრფივი კორელაცია, მაგრამ არის პარაბოლური ხაზი. ეს იმიტომ ხდება, რომ გამხსნელში ლითიუმის იონის კონცენტრაცია დამოკიდებულია გამხსნელში ლითიუმის მარილის დისოციაციაზე და კავშირის სიძლიერეზე.

დაბალი ტემპერატურის ელექტროლიტის შესწავლა გარდა იმისა, რომ ბატარეა შედგება თავისგან და პროცესის ფაქტორები რეალურ მუშაობაში ასევე მნიშვნელოვან გავლენას მოახდენს ბატარეის მუშაობაზე. ● (1) მომზადების პროცესი YAQUB et al, ელექტროდის დატვირთვისა და საფარის სისქის გავლენა LINI0.6CO 0-ზე.

2 mn0.2O2 / გრაფიტის ბატარეა დაბალი ტემპერატურის მაჩვენებლებმა აჩვენა, რომ რაც უფრო მცირეა ელექტროდის დატვირთვა უფრო მცირეა, მით ნაკლებია საფარის ფენა თხელი, მით უკეთესია დაბალი ტემპერატურის შესრულება. ● (2) დატენვის და განმუხტვის სტატუსი Petzl-მა და სხვებმა, დაბალტემპერატურულ დამუხტვა-დამუხტვის სტატუსის ზემოქმედებამ ბატარეის ციკლის ხანგრძლივობაზე დაადგინა, რომ როდესაც გამონადენის სიღრმემ შეიძლება გამოიწვიოს უფრო დიდი სიმძლავრის დაკარგვა და შეამციროს სისხლის მიმოქცევის სიცოცხლე.

(3) ზედაპირის ფართობი, დიაფრაგმა, ელექტროდის სიმკვრივე, ელექტროდის და ელექტროლიტური ხსნარის დატენიანება და მსგავსი რამ, რაც გავლენას ახდენს ლითიუმ-იონური ბატარეის დაბალი ტემპერატურის მუშაობაზე. გარდა ამისა, მასალებისა და პროცესების დეფექტების გავლენა ბატარეის დაბალ ტემპერატურაზე არ შეიძლება იგნორირებული იყოს. ამიტომ, ლითიუმ-იონური ბატარეის დაბალი ტემპერატურული მუშაობის უზრუნველსაყოფად საჭიროა შემდეგი: ● (1) თხელი და მკვრივი SEI ფილმის ფორმირება; ● (2) გარანტიას იძლევა, რომ Li +-ს აქვს დიდი დიფუზიის კოეფიციენტი აქტიურ ნივთიერებაში; ● (3) ) ელექტროლიტს აქვს მაღალი იონური გამტარობა დაბალ ტემპერატურაზე.

გარდა ამისა, კვლევას ასევე შეუძლია სხვა მიდგომა და თვალი მიაპყროს სხვა სახის ლითიუმ-იონურ ბატარეას - სრული მყარი ლითიუმ-იონური ბატარეისკენ. ჩვეულებრივ ლითიუმ-იონურ ბატარეებთან შედარებით, ყველა მყარი მდგომარეობის ლითიუმ-იონური ბატარეა, განსაკუთრებით სრული მყარი თხელი ფირის ლითიუმ-იონური ბატარეები, მოსალოდნელია, რომ მთლიანად გადაჭრის სიმძლავრის შესუსტების პრობლემას და ციკლის უსაფრთხოების საკითხებს, რომლებიც გამოიყენება ბატარეის დაბალ ტემპერატურაზე. მაშ, როგორ მკურნალობთ ლითიუმის ბატარეებს ზამთარში? 1.

არ გამოიყენოთ ლითიუმის ბატარეის ტემპერატურა დაბალ ტემპერატურულ გარემოში ლითიუმის ბატარეის ეფექტისთვის, რაც უფრო დაბალია ლითიუმის ბატარეის ტემპერატურა, მით უფრო დაბალია ლითიუმის ბატარეის აქტივობა, რაც პირდაპირ იწვევს დატენვის და განმუხტვის ეფექტურობის მნიშვნელოვან შემცირებას, რაც ზოგადად, ლითიუმის ბატარეების მუშაობის ტემპერატურაა -20 გრადუსი -60 გრადუსი. როდესაც ტემპერატურა 0°C-ზე ნაკლებია, ფრთხილად იყავით, რომ არ დატენოთ გარეთ, შეგიძლიათ დატენოთ, შეგვიძლია ბატარეა ოთახში ავიღოთ (გაითვალისწინეთ, თავი შეიკავოთ აალებადისაგან!!!), როდესაც ტემპერატურა -20°C-ზე დაბალია, ბატარეა ავტომატურად გადავა ძილის მდგომარეობაში და ვერ გამოიყენებს ნორმალურად. ასე რომ, ჩრდილოეთის მომხმარებელი განსაკუთრებით ცივია.

შიდა დატენვის მდგომარეობა არ არის. დანარჩენი ბატარეის სრულად გამოსაყენებლად, დაუყოვნებლივ დატენეთ მზე პარკირების შემდეგ, დატენვის გაზრდის მიზნით და თავიდან აიცილეთ ლითიუმი. 2, განავითარეთ თანმხლები ჩვეული ზამთარი, როდესაც ბატარეა ძალიან დაბალია, ჩვენ უნდა გავაკეთოთ დროული დატენვა, განვავითაროთ თანმხლები კარგი ჩვევა, გახსოვდეთ, არასოდეს მიჰყვეთ ნორმალურ ბატარეას, რომ დაუბრუნდეთ ზამთრის ბატარეის სიმძლავრეს.

ზამთარში ლითიუმის ბატარეის აქტივობა მცირდება, ძალიან ადვილად იწვევს გადატვირთვას, მსუბუქად მოქმედებს ბატარეის ხანგრძლივობაზე და იწვევს წვის ავარიას. ამიტომ მეტი ყურადღება მიაქციეთ ზამთარში ზედაპირულ-ზეღრმა დატენვას. განსაკუთრებით უნდა აღინიშნოს, არ გააჩეროთ მანქანა დიდი ხნის განმავლობაში, მოერიდეთ გადატვირთვას.

3, ნუ დაივიწყებ დაიმახსოვრე დიდი ხნით არ დამუხტო, არ გახდე მოსახერხებელი, დააყენე მანქანა დიდი ხნით დამუხტვის მდგომარეობაში და შეგიძლია. როდესაც დამუხტვის გარემო ზამთარში 0°C-ზე ნაკლებია, დამუხტვისას არ დატოვოთ ძალიან შორს, საგანგებო სიტუაციების თავიდან ასაცილებლად, დროული მოპყრობა. 4.

დატენვისას გამოიყენეთ ლითიუმის ბატარეის სპეციალური დამტენის ბაზარი, რომელიც სავსეა არასრულფასოვანი დამტენით, დაბალი დამტენების გამოყენებით, შეიძლება გამოიწვიოს ბატარეის დაზიანება და ხანძრის გამოწვევაც კი. არ იყიდოთ დაბალი ფასის არაგარანტირებული პროდუქტები, არ გამოიყენოთ ტყვიის მჟავა ბატარეის დამტენები; თუ თქვენი დამტენი ვერ გამოიყენებს მას, შეწყვიტეთ მისი გამოყენება, არ დაკარგოთ. 5, ყურადღება მიაქციეთ ბატარეის ხანგრძლივობას, ახალი ლითიუმის ბატარეის დროულ ცვლილებას, ბატარეის სხვადასხვა ტიპს, პლუს ყოველდღიური გამოყენების გზას, ბატარეის ხანგრძლივობა არ არის თანაბარი, თუ მანქანა გამორთულია ან გაუთავებელი Short, გთხოვთ დაუკავშირდეთ ლითიუმის ბატარეის ტექნიკურ პერსონალს, რათა გაუმკლავდეთ ლითიუმის ბატარეის შემკეთებელს მოკლე პერიოდში, გთხოვთ დაუკავშირდეთ ლითიუმის ბატარეის ტექნიკურ პერსონალს.

6, ზამთრისთვის კარგი დენია, შუა გაზაფხულზე სატრანსპორტო საშუალების გამოსაყენებლად, თუ ბატარეა დიდხანს არ გაქვს, დაიმახსოვრე ბატარეის 50%-80% დატენვა და მანქანიდან ამოღება და რეგულარული დამუხტვა, დაახლოებით ერთი თვის დატენვა. შენიშვნა: ბატარეა ინახება მშრალ გარემოში. 7.

სწორად მოათავსეთ ბატარეა არ ჩაძიროთ ბატარეა წყალში და არ დაასველოთ ბატარეა; არ დააწყოთ 7 სართულზე მეტი, ან შეცვალოთ ბატარეის მიმართულება, ლითიუმი.