Winter lithium-ion battery capacity will become unfarest, why is the lithium ion battery "fear" low temperature?

Авторы: Iflowpower –Портативті электр станциясының жеткізушісі

Нарыққа шыққаннан бері литий-иондық аккумуляторлар ұзақ қызмет ету, үлкен сыйымдылық, жад әсерінің жоқтығы артықшылықтарымен қолданбалардың кең ауқымын алды. Литий-ионды аккумулятордың төмен температурасы төмен, қатты әлсіреу, нашар циклды үлкейту өнімділігі, айқын литий құбылысы, литий теңгерімсіздігін жою және т.б. Алайда, қолданбаның үздіксіз кеңеюімен литий-иондық батареялардың төмен температуралық өнімділігін шектеу болып табылады. айқынырақ.

Есептерге сәйкес, литий-ионды аккумулятордың разрядтық сыйымдылығы бөлме температурасында -20 ° C кезінде шамамен 31,5% құрайды. Дәстүрлі литий-ионды батареяның жұмыс температурасы -20 - + 55 ° C аралығында.

Бірақ аэроғарыш, электр көліктері және т.б. салаларда аккумулятор -40 ° C температурада дұрыс жұмыс істей алады. Сондықтан литий-иондық батареялардың төмен температуралық қасиеттерін жақсартудың үлкен маңызы бар.

Литий-ионды батареяны шектейтін факторлар төмен температура өнімділігі ● Төмен температуралы орталарда электролиттің тұтқырлығы артады, тіпті ішінара қатып қалады, нәтижесінде литий-ионды батареяның электр өткізгіштігі төмен болады. ● Электролит пен теріс электрод пен диафрагма арасындағы үйлесімділік төмен температура жағдайында нашарлайды. ● Төмен температуралы ортада литий-ионды батареяның теріс электроды қатты тұндырады, ал тұндырылған металл литий электролитпен әрекеттеседі және өнімнің тұндырылуы қатты күйдегі электролит интерфейсінің (SEI) қалыңдығының жоғарылауына әкеледі.

● Төмен температура жағдайында литий-ионды батарея төмендейді және зарядты тасымалдау кедергісі (RCT) айтарлықтай артады. Литий-иондық батареяларға әсер ететін төмен температура өнімділігі факторлары туралы талқылау ● 1-сарапшы көзқарасы: Электролин ерітіндісі литий-иондық батареялардың төмен температуралық өнімділігіне маңызды әсер етеді, электролиттің құрамы мен материалдану қасиеттері батареяның төмен температуралық өнімділігіне маңызды әсер етеді. Батареядағы төмен температурадағы мәселе мынада: электролиттің тұтқырлығы үлкен болады, иондарды өткізу жылдамдығы баяу, нәтижесінде сыртқы контурдың электронды миграция жылдамдығы пайда болады, сондықтан аккумулятор қатты поляризацияланған, ал зарядтау және разрядтау сыйымдылығы бар. күрт төмендеуі.

Әсіресе төмен температурада зарядтау кезінде литий иондары теріс электродтың бетінде литий делеграндарын оңай түзе алады, нәтижесінде батарея істен шығады. Электролиттің төмен температуралық өнімділігі электролиттің меншікті өткізгіштігінің өлшемімен тығыз байланысты, электр өткізгіштік ионының берілуі жылдам және төмен температурада көбірек сыйымдылық болуы мүмкін. Электролиттегі литий тұздары неғұрлым көп болса, миграция саны соғұрлым көп болса, өткізгіштік соғұрлым жоғары болады.

Электр өткізгіштігі жоғары, 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 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 электролитте электролит түзетін қатты электролиттік мембрана да литий ионының өткізгіштігінің кілті болып табылады, ал RSEI негізгі болып табылады. төмен температуралы ортадағы литий-иондық аккумулятордың кедергісі. ● Сарапшының пікірі 2: Шектеулі литий-ионды батареяның төмен температуралық өнімділігі төмен температура кезінде LI + диффузиялық кедергінің күрт артуы, бірақ SEI пленкасы емес. Литий-ионды батареяның оң электродтық материалының төмен температуралық сипаттамалары ● 1, қабатты құрылымның төмен температуралық сипаттамалық қабат құрылымы оң электрод материалы бір өлшемді литий-ионды диффузиялық арнаға ие және үш өлшемді құрылымдық тұрақтылыққа ие. арна, бұл ең алғашқы коммерциялық жарнама.

Литий-ионды батареяның оң материалы. Оның өкілдік заттарына LiCoO2, Li (CO1-XNIX) O2 және Li (Ni, Co, Mn) O2 және т.б. Xie Xiaohua және т.б.

LiCoo2 / MCMB зерттеу объектілері ретінде оның төмен температуралық заряд сипаттамаларын сынау. Нәтижелер көрсеткендей, температура төмендеген сайын разрядтық платформа 3,762 В-тан (0 ° C) 3-ке дейін төмендейді.

207 В (-30 ° C); оның батареясының жалпы сыйымдылығы да 78,98 мА · сағ (0 ° C) 68,55 мА · сағ (-30 ° C) дейін төмендейді.

● 2, шпинель құрылымының оң материалының төмен температуралық сипаттамасы шпинель құрылымы LiMn2O4 оң материалы, өйткені Co элементі жоқ, құны төмен, улы емес артықшылықтар бар. Дегенмен, Mn валенттік беріліс және JaHN-Teller әсері Mn3+, нәтижесінде құрылымдық тұрақсыз және қайтымды айырмашылықтар сияқты мәселелер туындайды. Пэн Чжэншун, 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 литийде ион Диффузия коэффициенттеріне имплантацияланады.

Мұның себебі негізінен өнімнің кристалдылығы мен морфологиясының әртүрлі синтетикалық әдістеріне байланысты. ● 3, фосфат жүйесі оң электрод материал LIFEPO4 төмен температура сипаттамалары үштік материалмен тамаша көлемі тұрақтылық пен қауіпсіздік арқасында ағымдағы қуат батарея оң материал негізгі орган болып табылады. Темір фосфатының төмен температураға төзімділігі негізінен материалдың өзі оқшаулағыш болғандықтан, электрон өткізгіштігі төмен, литий ионының диффузиясы нашар, сондықтан аккумулятордың ішкі кедергісі артады, поляризациясы жоғары, батарея заряды және разряд бітеліп қалған, сондықтан төмен температура Өнімділік тамаша емес.

Valley Yidi және т. C 3,11 В.

-20 ° C дейін жеткізу 2,62 В. XING және т.б., ашу, нанокөміртекті өткізгіш агенттер қосылғаннан кейін, LiFePO4 электрохимиялық қасиеттері төмендеді, және төмен температура өнімділігі жақсарды; модификациядан кейінгі LiFePO4 разряд кернеуі 3.

40 В -25 ° C кезінде 3,09 В дейін төмендеді, төмендеу тек 9,12% құрады; және оның батареясының тиімділігі 57 болды.

3%, -25 ° C температурада нанокөміртекті емес электр агентінің 53,4% -дан жоғары. Жақында LIMNPO4 адамдардың қызығушылығын тудырды.

Зерттеу нәтижесінде LIMNPO4 жоғары потенциалға ие (4,1 В), ластануы жоқ, төмен баға, үлкен меншікті сыйымдылық (170 мАч/г) және т.б. Алайда, LIMNPO4-тің LiFePO4-ке қарағанда ион өткізгіштігі төмен болғандықтан, ол жиі Mn ауыстыру үшін қолданылады. LiMn0 түзу.

FE бөлігін нақты пайдаланудағы 8Fe0.2PO4 қатты ерітіндісі. Литий-ионды аккумулятордың теріс электродтық материалының төмен температуралық сипаттамалары оң электрод материалына қатысты маңыздырақ және литий-иондық батареяның төмен температурада нашарлауы неғұрлым ауыр, негізінен үш себеп: ● Төмен температурада жоғары ұлғайту заряды және зарядсыздану, аккумулятордың поляризациясы ауыр, теріс бетіндегі металл литий көп мөлшерде тұндырылған, ал металл литий мен электролиттің реакция өнімі әдетте электр өткізгіштікке ие емес; Төмен температура әсер етеді;.

Төмен температурадағы электролиттік ерітінділерді зерттеу литий-иондық аккумулятордағы Li + тасымалдау әсерін жүзеге асырады және оның иондық өткізгіштігі мен SEI қабықшасын қалыптастыру өнімділігі батареяның төмен температуралық көрсеткіштеріне айтарлықтай әсер етеді. Төмен температурадағы электролиттік ерітіндінің өте ерекше екендігі анықталды, үш негізгі көрсеткіш бар: иондық өткізгіштік, электрохимиялық терезелер және электродтардың реактивтілігі. Бұл үш көрсеткіштің деңгейі көбінесе оның композициялық материалдарына байланысты: еріткіш, электролит (литий тұзы), қоспа.

Сондықтан электролиттің әрбір бөлігінің төмен температуралық өнімділігін зерттеу аккумулятордың төмен температуралық өнімділігін түсіну және жақсарту үшін үлкен маңызға ие. ● Тізбекті карбонатпен салыстырғанда EC негізіндегі электролит төмен температуралық сипаттамалары, циклдік карбонат құрылымы жақын, күшті, балқу температурасы мен тұтқырлығы жоғары. Алайда сақиналы құрылымның үлкен полярлығы оны көбінесе үлкен диэлектрлік өткізгіштікке ие етеді.

EC еріткіші үлкен диэлектрлік тұрақтыға, жоғары ион өткізгіштікке, тамаша қабықша түзілу өнімділігіне ие, еріткіш молекуласының бірге енгізілуіне тиімді жол бермейді, сондықтан ол таптырмас позиция болып табылады, сондықтан негізінен төмен температуралы электролиттік ерітінді жүйелері үлкен, содан кейін араласады. Кіші молекулалы еріткіштің төмен балқу температурасы. ● Литий тұзы электролиттің маңызды құрамы болып табылады. Литий тұзы ерітіндінің иондық өткізгіштігін жақсартып қана қоймай, ерітіндідегі Li+ диффузиялық қашықтығын да азайта алады.

Жалпы, ерітіндідегі Li+ концентрациясы неғұрлым көп болса, соғұрлым ион өткізгіштігі жоғары болады. Алайда электролиттегі литий ионының концентрациясы сызықтық корреляциялық емес, параболалық сызық болып табылады. Себебі, еріткіштегі литий ионының концентрациясы еріткіштегі литий тұзының диссоциациялануына және ассоциацияның беріктігіне байланысты.

Төмен температурадағы электролитті зерттеу аккумулятордың өзінен тұратынын қоспағанда, және нақты жұмыстағы процесс факторлары аккумулятордың өнімділігіне де айтарлықтай әсер етеді. ● (1) Дайындау процесі YAQUB және т.б., электрод жүктемесінің және жабын қалыңдығының LINI0.6CO 0-ге әсері.

2 mn0,2O2 / графит батареясы төмен температура өнімділігі электрод жүктемесі кішірек болса, жабын қабаты жұқа болады. Төмен температура өнімділігі соғұрлым жақсырақ. ● (2) Зарядтау және разряд күйі Petzl және т.б. төмен температурадағы зарядтау-разряд күйінің батарея циклінің қызмет ету мерзіміне әсері зарядсыздану тереңдігі сыйымдылықтың көбірек жоғалуына және қан айналымының қызмет ету мерзімін қысқартуға әкелетінін анықтады.

(3) Литий-ионды аккумулятордың төмен температуралық көрсеткіштеріне әсер ететін бетінің ауданы, апертура, электрод тығыздығы, электрод пен электролиттік ерітіндінің сулануы және т.б. Сонымен қатар, материалдар мен процестердің ақауларының аккумулятордың төмен температуралық өнімділігіне әсерін елемеуге болмайды. Сондықтан литий-ионды аккумулятордың төмен температуралық өнімділігін қамтамасыз ету үшін келесі әрекеттерді орындау қажет: ● (1) жұқа және тығыз SEI пленкасын қалыптастыру; ● (2) Li + белсенді затта үлкен диффузиялық коэффициентке ие екендігіне кепілдік береді; ● (3) ) Электролит төмен температурада жоғары ион өткізгіштікке ие.

Сонымен қатар, зерттеу басқа тәсілді қабылдауы мүмкін және көз литий-ионды батареяның басқа түріне - толық қатты литий-ионды батареяға аударылады. Кәдімгі литий-ионды батареялармен салыстырғанда, барлық қатты күйдегі литий-ионды батареялар, әсіресе толық қатты жұқа қабықшалы литий-ионды батареялар, батареяның төмен температураларында қолданылатын сыйымдылықты төмендету мәселесін және цикл қауіпсіздігі мәселелерін толығымен шешеді деп күтілуде. Сонымен, қыста литий батареяларын қалай өңдейсіз? 1.

Литий батареясының әсері үшін төмен температуралы ортада литий батареясының температурасын пайдаланбаңыз, литий батареясының температурасы неғұрлым төмен болса, литий батареясының белсенділігі соғұрлым төмен болады, бұл зарядтың және разрядтың тиімділігінің айтарлықтай төмендеуіне тікелей әкеледі, бұл әдетте литий батареяларының жұмысы Температура -20 градус -60 градус арасында. Температура 0 ° C-тан төмен болғанда, көшеде зарядтаудан сақ болыңыз, оны зарядтауға болады, біз батареяны бөлмеге аламыз (ескерту, жанғыш заттардан аулақ болыңыз!!!), Температура -20 С төмен болғанда. ° C, батарея автоматты түрде ұйқы күйіне өтеді және оны қалыпты түрде пайдалану мүмкін емес. Сондықтан солтүстіктің пайдаланушысы әсіресе суық.

Ішкі зарядтау жағдайы жоқ. Батареяның қалған бөлігін толық пайдалану үшін тұрақтан кейін бірден күнді зарядтаңыз, зарядтауды көбейтіңіз және литийден аулақ болыңыз. 2, ілеспе үйреншікті қысты дамытыңыз, аккумулятор тым төмен болғанда, біз уақтылы зарядтауды жасауымыз керек, сүйемелдеудің жақсы әдетін дамытуымыз керек, есте сақтаңыз, қысқы батарея қуатына оралу үшін қалыпты батареяны ешқашан ұстанбаңыз.

Қысқы литий батареясының белсенділігі төмендейді, шамадан тыс зарядтауды тудыруы өте оңай, батареяның қызмет ету мерзіміне аздап әсер етеді және жану апатын тудырады. Сондықтан қыста таяз-таяз күйде зарядтауға көбірек көңіл бөліңіз. Әсіресе атап өту керек, көлікті ұзақ уақытқа қоймаңыз, артық зарядтан аулақ болыңыз.

3, ұзақ уақыт зарядтамауды есте сақтаңыз, оны ыңғайлы етпеңіз, көлікті ұзақ уақыт зарядталған күйге қойыңыз, сіз де аласыз. Қыста зарядтау ортасы 0 ° C төмен болған кезде, зарядтау кезінде төтенше жағдайларды болдырмау, уақтылы өңдеу үшін тым алыс кетпеңіз. 4.

Зарядтау кезінде литий батареясының сапасы төмен зарядтағышқа толы арнайы зарядтағышын пайдаланыңыз, төмен зарядтағыштарды пайдалану батареяны зақымдауы және тіпті өртке әкелуі мүмкін. Төмен бағаға кепілдік берілмеген өнімдерді сатып алмаңыз, қорғасын-қышқылды аккумуляторды зарядтағыштарды пайдаланбаңыз; зарядтағыш оны пайдалана алмаса, оны пайдалануды тоқтатыңыз, жоғалтпаңыз. 5, батареяның қызмет ету мерзіміне назар аударыңыз, жаңа литий батареясының қызмет ету мерзімін уақтылы өзгерту, батареяның қызмет ету мерзімінің әртүрлі түрлері, сонымен қатар күнделікті пайдалану тәсілі, аккумулятордың қызмет ету мерзімі тең емес, егер көлік өшірілсе немесе шексіз қысқа болса, литийге хабарласыңыз. батареяға техникалық қызмет көрсету персоналы литий батареясын жөндеуші қызметкерді қысқа мерзімде өңдеу үшін литий батареясына техникалық қызмет көрсету персоналына хабарласыңыз.

6, қыста жақсы электр энергиясы бар, көлікті көктемнің ортасында пайдалану үшін, егер сізде ұзақ аккумулятор болмаса, батареяның 50% - 80% зарядтауды ұмытпаңыз, және оны көліктен алып тастап, бір айға жуық зарядтауды жүйелі түрде орындаңыз. Ескертпе: Батарея құрғақ ортада сақталады. 7.

Батареяны дұрыс қойыңыз Батареяны суға батырмаңыз немесе батареяны ылғалдандырмаңыз; 7 қабаттан артық қоймаңыз немесе батареяның бағытын, литийді төңкермеңіз.