Қыста литий батареясының жұмыс істеу себептері

著者：Iflowpower – Fornecedor de estação de energia portátil

Нарыққа шыққаннан бері литий-ионды аккумуляторлар олардың ұзақ қызмет ету мерзімі, үлкен сыйымдылығы, жады әсерінің жоқтығы артықшылықтарында кеңінен қолданылды. Литий-иондық аккумулятордағы төмен температура төмен, қатты әлсіреу, нашар цикл ұлғайту және айқын литий құбылысы және литий теңгерімсіздігін жою. Дегенмен, қолданба үздіксіз кеңейіп жатқандықтан, литий-иондық батареялардың төмен температуралық өнімділігін шектеу артып келеді.

Есептерге сәйкес, литий-иондық аккумулятордың разрядтық сыйымдылығы -20 ° C температурада бөлме температурасында шамамен 31,5% құрайды. Әдеттегі литий-иондық батареяның жұмыс температурасы -20-дан + 55 ° C-қа дейін.

Дегенмен, аэроғарыш, арнайы, электрлік көліктер және т.б. салаларда аккумуляторды -40 ° C температурада қалыпты жұмыс істеуін талап етуге болады. Сондықтан литий-ионды батареялардың төмен температуралық қасиеттерін жақсартудың маңызы зор.

Литий-ионды батареяларды шектейтін факторларда электролиттің тұтқырлығы артады, тіпті ішінара қатып қалады, нәтижесінде литий-ионды батареяның температурасы төмен болады, нәтижесінде литий-ионды батареяның өткізгіштігі төмендейді. Электролит пен теріс электрод пен диафрагма арасындағы үйлесімділік төмен температуралы ортада нашарлайды. Төмен температуралы орталарда литий-ионды батареяның теріс электроды қатты тұндырылды, ал тұндырылған металл литий электролитпен әрекеттесті және өнімді тұндыру қатты күйдегі электролит интерфейсінің (SEI) қалыңдығының жоғарылауына әкеледі.

 Литий-иондық аккумуляторлар төмен температуралы ортада белсенді заттың ішкі диффузиялық жүйесінде төмендейді, ал зарядты тасымалдау кедергісі (RCT) айтарлықтай артады. Литий-ионды батареялардың төмен температуралық өнімділігін анықтаушы туралы талқылау: Электролит литий-иондық батареялардың төмен температуралық көрсеткіштеріне маңызды әсер етеді, электролиттің құрамы мен материалдану қасиеттері батареяның төмен температурасына маңызды әсер етеді. Батареядағы төмен температурадағы мәселе мынада: электролиттің тұтқырлығы үлкен болады, иондарды өткізу жылдамдығы баяу, нәтижесінде сыртқы контурдың электронды миграциясының жылдамдығы пайда болады, сондықтан аккумулятор қатты поляризацияланған, ал зарядтау және разрядтау қабілеті күрт төмендейді.

Әсіресе төмен температурада зарядтау кезінде литий иондары теріс электродтың бетінде литий делеграсын оңай түзе алады, бұл батареяның істен шығуына әкеледі. Электролиттің төмен температуралық өнімділігі электролиттің өзінің өлшемімен тығыз байланысты, ал электр өткізгіштігінің беріліс ионы жылдам, ал төмен температурада көбірек сыйымдылықты көрсетуге болады. Электролиттегі литий тұздары неғұрлым көп болса, миграция саны соғұрлым көп болса, өткізгіштік соғұрлым жоғары болады.

Электр өткізгіштік жылдамдығы, ион өткізгіштігі неғұрлым жылдам болса, поляризация неғұрлым аз болса, төмен температурада батареяның өнімділігі соғұрлым жақсы болады. Сондықтан жоғары өткізгіштік литий-иондық батареялардың жақсы төмен температуралық көрсеткіштеріне қол жеткізу үшін қажетті шарт болып табылады. Электролиттің электр өткізгіштігі электролиттің құрамдық құрамына байланысты, ал еріткіштің тұтқырлығы электролиттің электр өткізгіштігінің жолын жақсарту болып табылады.

Еріткіштің төмен температурасында еріткіштің өтімділігі жақсы, иондардың тасымалдануының кепілі болып табылады, ал төмен температурадағы электролиттегі электролитпен түзілген қатты электролит мембранасы да литий-ионды өткізгіштікке әсер етудің кілті болып табылады, ал RSEI төмен температура ортасындағы литий-ионды батареяның негізгі кедергісі болып табылады. 2-сарапшы: Литий-иондық батареялардың төмен температуралық өнімділігінің негізгі факторын шектеу SEI пленкасы емес, төмен температурада LI + диффузиялық кедергінің күрт артуы болып табылады. Литий-ионды аккумулятордың оң материалдарының төмен температуралық сипаттамалары - 1 - қабатты құрылымның оң материалдарының төмен температуралық сипаттамалары Қабатты құрылымның теңдесі жоқ бір өлшемді литий-ионды диффузиялық арнасы бар және үш өлшемді арна құрылымының коммерциялық оң батарея материалы болып табылатын тұрақтылығы бар.

Оның өкілдік заттарына LiiCoO2, Li (CO1-XNIX) O2 және Li (Ni, Co, Mn) O жатады.2 Xie Xiaohua және т.б. Зерттеу объектілері ретінде LiCoo2 / MCMB алады, оның төмен температуралық зарядтау сипаттамаларын сынады.

 Нәтижелер көрсеткендей, температура төмендеген сайын разрядтық платформа 3,762 В (0 ° C) 3,207 В (-30 ° C) дейін төмендейді; оның батареясының жалпы сыйымдылығы да 78-ден азайды.

98 мА · сағ (0 ° C) - 68,55 мА · сағ (-30 ° C) - 2 - шпинель құрылымының төмен температуралық сипаттамалары оң материал Шпинель құрылымы LiMn2O4 оң материалы, тамаша құнына байланысты, ко элементіне байланысты улы емес артықшылықтар Алайда, Mn валенттік беріліс көп өзгермелі және Mn3 + JAHN-Teller әсері, нәтижесінде құрылымдық тұрақсыз және қайтымды айырмашылықтар сияқты мәселелер туындайды.

 Peng Zhengshun, LiMn2O4 оң электродтық материалдардың электрохимиялық өнімділігі үлкен екенін көрсетеді және RCT мысал ретінде пайдаланылады: жоғары температуралы қатты фазамен синтезделген LIMN2O4 RCT сол гель әдісінен айтарлықтай жоғары және бұл құбылыс литий ионында диффузия коэффициенті де көрсетіледі. Мұның себебі негізінен әртүрлі синтетикалық әдістердің өнімнің кристалдылығы мен морфологиясына үлкен әсер етуімен байланысты. - 3 - LIFEPO4 фосфат жүйесінің оң электродтық материалының төмен температуралық сипаттамалары оның тамаша көлемді тұрақтылығы мен қауіпсіздігіне және үштік материалына байланысты ағымдағы қуат батареясының оң материалының негізгі органы болды.

Темір фосфатының төмен температураға төзімділігі негізінен материалдың өзі оқшаулағыш болғандықтан, электрон өткізгіштігі төмен, литий ионының диффузиясы нашар, сондықтан аккумулятордың ішкі кедергісі артады, поляризация жоғары, батарея заряды мен разряды бітеліп қалады, сондықтан төмен температура Өнімділік идеалды емес. Valley Yidi және т.б., LifePO4 зарядының және разрядының төмен температурада әрекетін зерттегенде, Күлен тиімділігі 96% кезінде 64% және 55 ° C-тан 0 ° C-қа дейін -20 ° C, ал разряд кернеуі 55 ° C 3 құрайды.

11V. -20 ° C дейін жеткізу 2,62 В.

 XING және басқалар, нанокөміртекті өткізгіш агенттерді қосқаннан кейін, LiFePO4 электрохимиялық қасиеттері төмендеді, ал төмен температура көрсеткіштері жақсарды; 3,40 В модификациясынан кейін LiFePO4 разрядтық кернеуі -25 ° C кезінде 3,09 В дейін төмендеді, төмендеу бар болғаны 9 болды.

12%; және оның батареясының тиімділігі -25 ° C температурада нанокөміртекті емес электр агентінің 53,4% -дан жоғары, 57,3% құрады.

 Жақында LIMNPO4 адамдардың қызығушылығын тудырды. Зерттеу нәтижесінде LIMNPO4 жоғары әлеуетті (4,1 В), ластанбау, төмен баға, үлкен меншікті сыйымдылық (170 мАч/г) артықшылықтары бар екені анықталды.

Дегенмен, LIMNPO4 LiFePO4 төмен иондық өткізгіштіктен төмен болғандықтан, ол LiMn0,8Fe0,2PO4 қатты ерітіндісін қалыптастыру үшін Mn-ның нақты орнын ауыстыруда жиі қолданылады.

 Литий-ионды аккумулятордың теріс электрод материалының төмен температуралық сипаттамалары оң электрод материалына қатысты маңыздырақ, ал литий-ионды батареяның теріс электродтық материалының төмен температурада нашарлауы маңыздырақ, негізінен келесі үш себеп: Төмен температурада жоғары ұлғайту зарядталған және разрядталған кезде батарея өте поляризацияланған және теріс беткі металл литий тұндырылған және металл литий мен электролиттің реакция өнімі әдетте электр өткізгіштікке ие емес; Термодинамикалық бұрыштан электролит құрамында көп мөлшерде СО, CN изоляциясы бар және теріс электрод материалымен әрекеттесе алады, ал қалыптасқан SEI пленкасы төмен температураға көбірек сезімтал болады; Көміртекті теріс электрод төмен температурада литий литийіне қиын, заряд пен разряд ассиметриясы бар. Литий-ионды аккумулятордағы электролит электролит электролитінің зерттеуі иондық өткізгіштікке және SEI қабықша түзілу қасиеттеріне батареяның төмен температуралық көрсеткіштеріне айтарлықтай әсер етеді. Төмен температурадағы электролит өте детро деп бағаланады, үш негізгі көрсеткіш бар: иондық өткізгіштік, электрохимиялық терезелер және электрод реактивтілігі.

Бұл үш көрсеткіштің деңгейі көбінесе оның композициялық материалына байланысты: еріткіш, электролит (литий тұзы), қоспа. Сондықтан электролиттің әрбір бөлігінің төмен температуралық өнімділігін зерттеу батареяның төмен температуралық энергиясын түсіну және жақсарту үшін үлкен маңызға ие. EC негізіндегі электролит төмен температуралық сипаттамалары тізбекті карбонатпен салыстырғанда, циклдік карбонат құрылымы тығыз, жоғары, балқу температурасы мен тұтқырлығы жоғары.

Дегенмен, сақиналы құрылым әкелетін үлкен полярлық жиі үлкен диэлектрлік өткізгіштікке ие. EC еріткіші үлкен диэлектрлік тұрақтыға, жоғары ион өткізгіштікке, тамаша қабықша түзілу өнімділігіне ие, еріткіш молекуласының бірігіп түсуіне тиімді жол бермейді, сондықтан ол таптырмас позиция болып табылады, сондықтан негізінен төмен температуралы электролиттік ерітінді жүйелері үлкен, содан кейін аралас төмен балқу шағын молекулалы еріткіш Литий тұзы электролиттің маңызды құрамы болып табылады.

Литий тұзы электролиттегі ерітіндінің иондық өткізгіштігін жақсартып қана қоймайды, сонымен қатар ерітіндідегі Li+ диффузиялық қашықтығын да азайта алады. Жалпы, ерітіндідегі Li+ концентрациясы неғұрлым көп болса, ион өткізгіштігі соғұрлым жоғары болады. Алайда электролиттегі литий ионының концентрациясы сызықтық корреляциялық емес, параболалық болып табылады.

Себебі еріткіштегі литий ионының концентрациясының концентрациясы еріткіштегі литий тұзының еруіне және ассоциацияның беріктігіне байланысты. Нақты жұмыстан тұратын батареядан басқа төмен температурадағы электролиттерді зерттеу, аккумулятордың өнімділігі аккумулятордың жұмысына да үлкен әсер етуі мүмкін. Дайындау процесі.

YaquB және т.б. lini0,6co0 төмен температуралық өнімділік бойынша электрод жүктемесі мен жабын қалыңдығын зерттеу.

2 mn0,2O2 / графит батареясы, сыйымдылықты сақтау коэффициенті бойынша, электрод жүктемесі неғұрлым аз болса, жабын қабаты жұқа болса, төмен температура өнімділігі соғұрлым жақсы болады.  Зарядтау және разряд күйі.

Петцл және т.б., Төмен температура зарядының және батареяның қызмет ету мерзімінің әсері, разряд тереңдігі үлкен болған кезде үлкен сыйымдылықты жоғалтуды және циклдің қызмет ету мерзімін төмендететінін анықтады. Басқа факторлар.

Литий-ионды аккумулятордың төмен температуралық өнімділігіне әсер ететін электродтың бетінің ауданы, апертура, электрод тығыздығы, электрод пен электролиттің сулануы және т.б. Сонымен қатар, материалдар мен процестердегі ақаулардың батареяның төмен температуралық көрсеткіштеріне әсерін елемеуге болмайды Түйіндеме Литий-ионды батареяның төмен температуралық өнімділігін қамтамасыз ету үшін келесі әрекеттерді орындау қажет: Жұқа және тығыз SEI пленкасын қалыптастырыңыз; Li + белсенді затта үлкен диффузия коэффициенті бар екеніне көз жеткізіңіз; Электролит төмен температурада жоғары иондық өткізгіштікке ие.

 Сонымен қатар, зерттеу литий-иондық аккумулятордың басқа түріне - толық қатты литий-ионды батареяға басқа көзқарасты қабылдауы мүмкін. Кәдімгі литий-ионды батареялармен салыстырғанда, барлық қатты күйдегі литий-ионды батареялар, әсіресе толық қатты жұқа қабықшалы литий-иондық батареялар төмен температурада қолданылатын қуаттың әлсіреу мәселесін және цикл қауіпсіздігі мәселелерін толығымен шешеді деп күтілуде.