जाडोमा लिथियम ब्याट्रीको प्रदर्शनको कारणहरू

著者：Iflowpower – Fornitore di stazioni di energia portatili

बजारमा प्रवेश गरेदेखि, लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू तिनीहरूको लामो आयु, ठूलो विशिष्ट क्षमता, कुनै मेमोरी प्रभावको फाइदाहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिएको छ। लिथियम आयन ब्याट्रीमा कम तापक्रम कम, गम्भीर क्षीणन, कमजोर चक्र वृद्धि, र स्पष्ट लिथियम घटना, र डिइन्टर्लेक्सिङ लिथियम असंतुलन हो। यद्यपि, अनुप्रयोग निरन्तर विस्तार हुँदै जाँदा, लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको कम तापक्रम प्रदर्शनको प्रतिबन्ध बढ्दै गइरहेको छ।

रिपोर्टहरूका अनुसार, लिथियम आयन ब्याट्रीको डिस्चार्ज क्षमता -२० डिग्री सेल्सियसको कोठाको तापक्रममा लगभग ३१.५% मात्र हुन्छ। परम्परागत लिथियम आयन ब्याट्रीको सञ्चालन तापमान -२० देखि +५५ डिग्री सेल्सियसको बीचमा हुन्छ।

यद्यपि, एयरोस्पेस, विशेष, विद्युतीय सवारी साधन, आदि क्षेत्रमा, ब्याट्रीलाई -४० डिग्री सेल्सियसमा सामान्य रूपमा काम गर्न आवश्यक पर्न सक्छ। त्यसकारण, लिथियम आयन ब्याट्रीहरूको कम तापक्रम गुणहरू सुधार गर्नु धेरै महत्त्वपूर्ण छ।

लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूमा सीमित कारकहरूमा, इलेक्ट्रोलाइटको चिपचिपाहट बढ्छ, आंशिक रूपमा ठोस पनि हुन्छ, जसले गर्दा लिथियम आयन ब्याट्रीको तापक्रम कम हुन्छ, जसले गर्दा लिथियम आयन ब्याट्रीको चालकतामा कमी आउँछ। कम तापक्रम भएको वातावरणमा इलेक्ट्रोलाइट र नकारात्मक इलेक्ट्रोड र डायाफ्राम बीचको अनुकूलता बिग्रन्छ। कम तापक्रमको वातावरणमा लिथियम आयन ब्याट्रीको नकारात्मक इलेक्ट्रोड गम्भीर रूपमा अवक्षेपित भएको थियो, र अवक्षेपित धातु लिथियमलाई इलेक्ट्रोलाइटसँग प्रतिक्रिया गरिएको थियो, र उत्पादन निक्षेपणले ठोस अवस्था इलेक्ट्रोलाइट इन्टरफेस (SEI) मोटाई बढाउँछ।

 कम तापक्रमको वातावरणमा सक्रिय पदार्थमा लिथियम आयन ब्याट्रीहरूको आन्तरिक प्रसार प्रणालीमा कमी आउँछ, र चार्ज ट्रान्सफर प्रतिबाधा (RCT) उल्लेखनीय रूपमा बढ्छ। लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको कम तापक्रम प्रदर्शनको निर्धारकको बारेमा छलफल: लिथियम आयन ब्याट्रीहरूको कम तापक्रम प्रदर्शनमा इलेक्ट्रोलाइटको महत्त्वपूर्ण प्रभाव हुन्छ, इलेक्ट्रोलाइटको संरचना र भौतिकीकरण गुणहरूले ब्याट्रीको कम तापक्रममा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ। ब्याट्री कम तापक्रममा समस्या यो हो: इलेक्ट्रोलाइटको चिपचिपाहट ठूलो हुनेछ, आयन चालन गति ढिलो हुनेछ, जसले गर्दा बाह्य सर्किटको इलेक्ट्रोन माइग्रेसन गति हुनेछ, त्यसैले ब्याट्री गम्भीर रूपमा ध्रुवीकृत भएको छ, र चार्ज र डिस्चार्ज क्षमतामा तीव्र कमी आएको छ।

विशेष गरी कम तापक्रममा चार्ज गर्दा, लिथियम आयनहरूले नकारात्मक इलेक्ट्रोडको सतहमा सजिलै लिथियम डेलेग्रा बनाउन सक्छन्, जसले गर्दा ब्याट्री बिग्रन्छ। इलेक्ट्रोलाइटको कम तापक्रम प्रदर्शन इलेक्ट्रोलाइटको आकारसँग नजिकको सम्बन्धमा छ, र विद्युतीय चालकताको प्रसारण आयन छिटो छ, र कम तापक्रममा बढी क्षमता प्रदर्शन गर्न सकिन्छ। इलेक्ट्रोलाइटमा लिथियम लवण जति धेरै हुन्छ, माइग्रेसनको संख्या जति बढी हुन्छ, चालकता त्यति नै बढी हुन्छ।

विद्युतीय चालकताको गति, आयन चालकता जति छिटो हुन्छ, ध्रुवीकरण जति कम हुन्छ, कम तापक्रममा ब्याट्रीको कार्यसम्पादन त्यति नै राम्रो हुन्छ। त्यसकारण, लिथियम आयन ब्याट्रीहरूको राम्रो कम तापक्रम प्रदर्शन प्राप्त गर्न उच्च चालकता एक आवश्यक अवस्था हो। इलेक्ट्रोलाइट विद्युत चालकता इलेक्ट्रोलाइटको संरचनात्मक संरचनासँग सम्बन्धित छ, र विलायकको चिपचिपाहट इलेक्ट्रोलाइट विद्युत चालकताको मार्ग सुधार गर्न हो।

कम तापक्रममा विलायकको तरलता राम्रो हुनु भनेको आयन परिवहनको ग्यारेन्टी हो, र कम तापक्रमको इलेक्ट्रोलाइटमा इलेक्ट्रोलाइटद्वारा बनेको ठोस इलेक्ट्रोलाइट झिल्ली पनि लिथियम आयन चालकतालाई असर गर्ने कुञ्जी हो, र RSEI लिथियम आयन ब्याट्रीको मुख्य प्रतिबाधा हो। विशेषज्ञ २: लिथियम आयन ब्याट्रीहरूको कम तापक्रम प्रदर्शनको मुख्य कारक सीमित गर्नु भनेको कम तापक्रममा LI + प्रसार प्रतिबाधामा तीव्र वृद्धि हो, तर SEI फिल्ममा होइन। लिथियम आयन ब्याट्री सकारात्मक सामग्रीहरूको कम तापक्रम विशेषताहरू - १ - तहयुक्त संरचना सकारात्मक सामग्रीहरूको कम तापक्रम विशेषताहरू तहयुक्त संरचनामा एक-आयामी लिथियम-आयन प्रसार च्यानल दुवै हुन्छ जुन अतुलनीय छ, र त्रि-आयामी च्यानल संरचना स्थिरता छ, जुन पहिलो व्यावसायिक लिथियम आयन ब्याट्री सकारात्मक सामग्री हो।

यसको प्रतिनिधि पदार्थहरूमा LiiCoO2, Li (CO1-XNIX) O2 र Li (Ni, Co, Mn) O समावेश छन्।2 झी सियाओहुआ एट अल। LiCoo2 / MCMB लाई अनुसन्धान वस्तुको रूपमा लिन्छ, यसको कम तापक्रम चार्जिङ विशेषताहरूको परीक्षण गर्छ।

 नतिजाहरूले देखाउँछन् कि तापक्रम घट्दै जाँदा, डिस्चार्ज प्लेटफर्म ३.७६२V (०°C) बाट ३.२०७V (-३०°C) मा झर्छ; यसको ब्याट्रीको कुल क्षमता पनि ७८ बाट घटेको छ।

९८ एमए · घन्टा (० डिग्री सेल्सियस) देखि ६८.५५ एमए · घन्टा (-३० डिग्री सेल्सियस) सम्म - २ - स्पिनल संरचना सकारात्मक सामग्रीको कम तापक्रम विशेषताहरू स्पिनल संरचना LiMn2O4 सकारात्मक सामग्री, उत्कृष्ट लागतको कारण, सह-तत्वको कारणले गैर-विषाक्त फाइदाहरू यद्यपि, Mn भ्यालेन्स गियर बहु-परिवर्तन र Mn3 + को JAHN-Teller प्रभाव हो, जसले गर्दा संरचनात्मक अस्थिर र उल्टाउन सकिने भिन्नताहरू जस्ता समस्याहरू निम्त्याउँछन्।

 पेङ झेङशुनले LiMn2O4 सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीको इलेक्ट्रोकेमिकल कार्यसम्पादन ठूलो रहेको संकेत गर्दै RCT लाई उदाहरणको रूपमा प्रयोग गरिएको छ: उच्च तापक्रम ठोस चरणद्वारा संश्लेषित LIMN2O4 को RCT सोल जेल विधि भन्दा उल्लेखनीय रूपमा उच्च छ, र यो घटना लिथियम आयनमा छ। प्रसार गुणांक पनि प्रतिबिम्बित हुन्छ। कारण मुख्यतया यो हो कि विभिन्न सिंथेटिक विधिहरूले उत्पादनको क्रिस्टलिनिटी र आकारविज्ञानमा ठूलो प्रभाव पार्छ। - ३ - फस्फेट प्रणाली LIFEPO4 को सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीको कम तापमान विशेषताहरू यसको उत्कृष्ट मात्रा स्थिरता र सुरक्षा, र टर्नरी सामग्रीको कारणले हालको पावर ब्याट्री सकारात्मक सामग्रीको मुख्य भाग बनेको छ।

फलामको फस्फेटको कम तापक्रम प्रतिरोध मुख्यतया सामग्री आफैं इन्सुलेटर भएकोले, इलेक्ट्रोन चालकता कम भएकोले, लिथियम आयन प्रसार कम भएकोले, ब्याट्रीको आन्तरिक प्रतिरोध बढ्छ, ध्रुवीकरण उच्च हुन्छ, ब्याट्री चार्ज र डिस्चार्ज अवरुद्ध हुन्छ, त्यसैले कम तापक्रम प्रदर्शन आदर्श हुँदैन। भ्याली यिडी, आदि, कम तापक्रममा LifePO4 को चार्ज र डिस्चार्ज व्यवहारको अध्ययन गर्दा, कुलेन दक्षता ९६% मा ६४% र ५५°C देखि ०°C मा -२०°C हुन्छ, र डिस्चार्ज भोल्टेज ५५°C ३ बाट हुन्छ।

11V. -२० डिग्री सेल्सियसमा २.६२V डेलिभरी।

 XING आदिको खोज अनुसार, न्यानोकार्बन कन्डक्टिव एजेन्टहरू थपिएपछि, LiFePO4 को इलेक्ट्रोकेमिकल गुणहरू घटे, र कम तापक्रम प्रदर्शनमा सुधार भयो; परिमार्जन 3.40 V पछि LiFePO4 को डिस्चार्ज भोल्टेज -25 ° C मा 3.09V मा झर्यो, कमी केवल 9 थियो।

१२%; र यसको ब्याट्री दक्षता ५७.३% थियो, जुन -२५ डिग्री सेल्सियसमा गैर-न्यानोकार्बन विद्युतीय एजेन्टको ५३.४% भन्दा बढी थियो।

 हालसालै, LIMNPO4 ले मानिसहरूको चासो आकर्षित गरेको छ। अध्ययनले पत्ता लगायो कि LIMNPO4 मा उच्च क्षमता (४.१V), प्रदूषण नहुने, कम मूल्य, ठूलो विशिष्ट क्षमता (१७०mAh/g) का फाइदाहरू छन्।

यद्यपि, LIMNPO4 LiFePO4 कम आयनिक चालकता भन्दा कम भएकोले, यो प्रायः Mn को वास्तविक प्रतिस्थापनमा LiMn0.8Fe0.2PO4 ठोस घोल बनाउन प्रयोग गरिन्छ।

 लिथियम-आयन ब्याट्री नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीको कम तापक्रम विशेषताहरू सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीको तुलनामा बढी गम्भीर हुन्छन्, र लिथियम आयन ब्याट्री नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीको कम तापक्रम बिग्रनु बढी गम्भीर हुन्छ, मुख्यतया निम्न तीन कारणहरू।: कम तापक्रम उच्च म्याग्निफिकेसन चार्ज र डिस्चार्ज हुँदा ब्याट्री अत्यन्त ध्रुवीकृत हुन्छ, र नकारात्मक सतह धातु लिथियम जम्मा हुन्छ, र धातु लिथियम र इलेक्ट्रोलाइटको प्रतिक्रिया उत्पादनमा सामान्यतया विद्युत चालकता हुँदैन; थर्मोडायनामिक कोणबाट, इलेक्ट्रोलाइटमा ठूलो मात्रामा CO, CN आइसोलेटी हुन्छ, र नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीसँग प्रतिक्रिया गर्न सक्छ, र बनेको SEI फिल्म कम तापक्रमको लागि बढी संवेदनशील हुन्छ; कार्बन नेगेटिभ इलेक्ट्रोड कम तापक्रममा लिथियम लिथियम गर्न गाह्रो हुन्छ, र त्यहाँ चार्ज र डिस्चार्ज असममितता हुन्छ। लिथियम आयन ब्याट्रीमा इलेक्ट्रोलाइट इलेक्ट्रोलाइट इलेक्ट्रोलाइटको अध्ययनले ब्याट्रीको कम तापक्रम प्रदर्शनमा आयनिक चालकता र SEI फिल्म निर्माण गुणहरूमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ। कम तापक्रमको इलेक्ट्रोलाइट अत्यन्तै कम गतिमा हुन्छ भन्ने अनुमान गरिएको छ, त्यहाँ तीन मुख्य सूचकहरू छन्: आयनिक चालकता, इलेक्ट्रोकेमिकल विन्डोज, र इलेक्ट्रोड प्रतिक्रियाशीलता।

यी तीन सूचकहरूको स्तर धेरै हदसम्म यसको संरचनात्मक सामग्रीमा निर्भर गर्दछ: विलायक, इलेक्ट्रोलाइट (लिथियम नुन), योजक। त्यसकारण, ब्याट्रीको कम तापक्रम ऊर्जा बुझ्न र सुधार गर्न इलेक्ट्रोलाइटको प्रत्येक भागको कम तापक्रम कार्यसम्पादनको अध्ययन धेरै महत्त्वपूर्ण छ। चेन कार्बोनेटको तुलनामा EC-आधारित इलेक्ट्रोलाइट कम तापक्रम विशेषताहरू, चक्रीय कार्बोनेट संरचना कडा, उच्च छ, उच्च पग्लने बिन्दु र चिपचिपाहट छ।

यद्यपि, वलयात्मक संरचनाले ल्याएको ठूलो ध्रुवतामा प्रायः ठूलो डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक हुन्छ। EC विलायकमा ठूलो डाइलेक्ट्रिक स्थिरांक, उच्च आयन चालकता, उत्तम फिल्म निर्माण प्रदर्शन हुन्छ, विलायक अणुलाई सह-घुसाउनबाट प्रभावकारी रूपमा रोक्छ, जसले गर्दा यो एक अपरिहार्य स्थिति हो, जसले गर्दा प्रायः कम तापक्रमको इलेक्ट्रोलाइटिक समाधान प्रणालीहरू ठूला हुन्छन्, र त्यसपछि मिश्रित हुन्छन्। कम पग्लने सानो अणु विलायक लिथियम नुन इलेक्ट्रोलाइटको एक महत्त्वपूर्ण संरचना हो।

लिथियम नुनले इलेक्ट्रोलाइटमा रहेको घोलको आयनिक चालकता मात्र सुधार गर्दैन, र घोलमा रहेको Li + को प्रसार दूरी पनि कम गर्न सक्छ। सामान्यतया, घोलमा Li + सांद्रता जति बढी हुन्छ, आयन चालकता त्यति नै बढी हुन्छ। यद्यपि, इलेक्ट्रोलाइटमा लिथियम आयनको सांद्रताको सांद्रता रेखीय रूपमा सहसम्बन्धित छैन, तर एक प्याराबोलिक हो।

यो किनभने विलायकमा लिथियम आयनको सांद्रताको मात्रा विलायकमा लिथियम नुनको विघटन र संघको बलमा निर्भर गर्दछ। वास्तविक सञ्चालनमा बनेको ब्याट्री बाहेक कम तापक्रमको इलेक्ट्रोलाइटको अध्ययनले ब्याट्रीको कार्यसम्पादनमा पनि ठूलो प्रभाव पार्न सक्छ। तयारी प्रक्रिया।

याकुब एट अल। lini0.6co0 को कम तापक्रम प्रदर्शनमा इलेक्ट्रोड लोड र कोटिंग मोटाईमा अनुसन्धान।

२ mn०.२O२ / ग्रेफाइट ब्याट्री, क्षमता अवधारण अनुपातको हिसाबले, इलेक्ट्रोड लोड जति सानो हुन्छ, कोटिंग तह जति पातलो हुन्छ, कम तापक्रम प्रदर्शन त्यति नै राम्रो हुन्छ।  चार्ज र डिस्चार्ज अवस्था।

कम तापक्रमको चार्ज र ब्याट्री चक्र जीवनको प्रभाव, पेट्जल एट अल. ले पत्ता लगायो कि जब डिस्चार्ज गहिराई ठूलो हुन्छ, ठूलो क्षमता हानि हुन्छ, र चक्र जीवन कम हुन्छ। अन्य कारकहरू।

इलेक्ट्रोडको सतह क्षेत्रफल, एपर्चर, इलेक्ट्रोड घनत्व, इलेक्ट्रोड र इलेक्ट्रोलाइटको भिजेको क्षमता, र यस्तै, जसले लिथियम आयन ब्याट्रीको कम तापक्रम कार्यसम्पादनलाई असर गर्छ। थप रूपमा, ब्याट्री कम तापक्रम प्रदर्शनमा सामग्री र प्रक्रियाहरूमा त्रुटिहरूको प्रभावलाई बेवास्ता गर्न सकिँदैन। सारांश लिथियम-आयन ब्याट्रीको कम तापक्रम प्रदर्शन सुनिश्चित गर्न, तपाईंले निम्न गर्न आवश्यक छ: पातलो र बाक्लो SEI फिल्म बनाउनुहोस्; सक्रिय पदार्थमा Li + को ठूलो प्रसार गुणांक छ भनी सुनिश्चित गर्नुहोस्; कम तापक्रममा इलेक्ट्रोलाइटको आयनिक चालकता उच्च हुन्छ।

 यसको अतिरिक्त, अध्ययनले अर्को प्रकारको लिथियम-आयन ब्याट्री - पूर्ण ठोस लिथियम आयन ब्याट्रीको लागि पनि फरक दृष्टिकोण लिन सक्छ। परम्परागत लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको तुलनामा, सबै ठोस-अवस्था लिथियम आयन ब्याट्रीहरू, विशेष गरी पूर्ण ठोस पातलो फिल्म लिथियम आयन ब्याट्रीहरूले, कम तापक्रममा प्रयोग हुने क्षमता क्षीणन समस्या र चक्र सुरक्षा समस्याहरूलाई पूर्ण रूपमा समाधान गर्ने अपेक्षा गरिएको छ।