리튬 배터리 용량의 원인은 무엇입니까?

Автор: Iflowpower – Портативті электр станциясының жеткізушісі

보고에 따르면, 리튬 이온 배터리의 방전 용량은 -20℃ 실온에서 약 31.5%에 불과합니다. 기존 리튬 이온 배터리의 작동 온도는 -20 ~ + 55℃입니다.

하지만 항공우주 분야에서는 전기 자동차의 배터리가 -40℃에서도 제대로 작동해야 합니다. 따라서 리튬 이온 배터리의 저온 특성을 개선하는 것은 매우 중요합니다. 낮은 온도 환경에서는 전해질의 점도가 증가하고, 부분적으로 응고되기도 하며, 이로 인해 리튬 이온 배터리의 전도도가 낮아집니다.

저온 환경에서는 전해액과 음극 및 격막 사이의 호환성이 저하됩니다. 리튬 이온 전지의 음극은 저온 환경 하에서 심하게 침전되고, 침전된 금속 리튬은 전해질과 반응하여 생성물이 침전되어 고체 전해질 계면(SEI) 두께가 증가한다. 리튬이온 배터리는 저온 환경 하에서 활성 물질의 내부 확산 시스템이 감소하고, 전하 전달 임피던스(RCT)가 크게 증가합니다.

전문가의 관점 1: 전해질 용액은 리튬 이온 배터리의 저온 성능에 영향을 미치고, 전해질의 구성 및 물질화 특성은 배터리의 저온 성능에 부정적인 영향을 미칩니다. 배터리 표면의 문제는 전해질의 점도가 커지고, 이온 전도도가 느려져 외부 회로의 전자 이동 속도가 느려져 배터리가 심하게 분극되고 충방전 용량이 급격히 감소한다는 것입니다. 특히 저온 충전 시 리튬 이온은 음극 표면에 리튬 델레그레인을 쉽게 형성하여 배터리 고장을 일으킬 수 있습니다.

전해질의 저온 성능은 전해질 자체의 전도도 크기와 밀접한 관련이 있으며, 이온의 전기 전도도가 빠르고 저온에서 더 큰 용량을 발휘할 수 있습니다. 전해질에 리튬염이 많을수록, 이동 횟수가 많아지고 전도도가 높아집니다. 전기 전도도가 높고, 이온 전도도가 빠르고, 분극이 작을수록 저온에서 배터리 성능이 좋아집니다.

따라서, 더 높은 전도도는 리튬 이온 배터리의 우수한 저온 성능을 달성하는 데 필요한 조건입니다. 전해질의 전기 전도도는 전해질의 구성과 관련이 있으며, 용매의 점도는 전해질의 전기 전도도 경로를 개선하는 데 필요합니다. 용매의 유동성은 저온에서 좋은 용매는 이온 전달의 보장이며, 저온에서 전해질에 의해 형성되는 고체 전해질 막도 리튬 이온 전도도에 영향을 미치는 핵심 요소이며, RSEI는 저온 환경에서 리튬 이온 배터리의 엄격한 임피던스입니다.

전문가 2: 리튬 이온 배터리의 저온 성능을 제한하는 요인은 낮은 온도, 새로운 Li+ 확산 임피던스이지만 SEI 필름은 아닙니다. 이 적층 구조는 1차원 리튬이온 확산 채널과 3차원 채널 구조의 안정성을 모두 갖추고 있으며, 최초의 상업용 리튬이온 전지 양극재입니다. 대표적인 물질로는 LiCoO2, Li(CO1-XNIX)O2, Li(Ni, Co, Mn)O2 등이 있다.