Årsaker til ytelsen til litiumbatteri om vinteren

著者：Iflowpower – Fornitore di stazioni di energia portatili

Siden de kom inn på markedet, har litium-ion-batterier blitt mye brukt i sine fordeler med sin lange levetid, store spesifikke kapasitet, ingen minneeffekt. Lav temperatur i litiumionbatteriet er lav, alvorlig demping, dårlig syklusforstørrelse og åpenbare litiumfenomener, og deinterlaxing litiumubalanse. Ettersom applikasjonen stadig utvides, øker imidlertid begrensningen av lavtemperaturytelsen til litiumion-batterier.

I følge rapporter er utladningskapasiteten til litiumionbatteriet bare omtrent 31,5 % ved romtemperatur ved -20 ° C. Den konvensjonelle litiumionbatteriets driftstemperatur er mellom -20 og +55 °C.

Men innen romfart, spesialbiler, elektriske kjøretøy, etc., kan det kreves at batteriet fungerer normalt ved -40 ° C. Derfor er det av stor betydning å forbedre lavtemperaturegenskapene til litiumionbatterier.

I litium-ion-batterier med faktorer begrenset, økes viskositeten til elektrolytten, til og med delvis størknet, noe som resulterer i en lav temperatur på litium-ion-batteriet, noe som resulterer i en reduksjon i konduktiviteten til litium-ion-batteriet. Kompatibiliteten mellom elektrolytten og den negative elektroden og membranen blir dårligere i et miljø med lav temperatur Den negative elektroden til litiumionbatteriet under lavtemperaturmiljøer ble kraftig utfelt, og det utfelte metalllitiumet ble reagert med en elektrolytt, og produktavsetningen resulterer i en økning i tykkelsen på faststoffelektrolyttgrensesnittet (SEI).

 Litiumion-batterier reduseres i det interne diffusjonssystemet i det aktive stoffet under lavtemperaturmiljø, og ladningsoverføringsimpedansen (RCT) økes betydelig Diskusjon om determinanten for lavtemperaturytelse til litiumionbatterier: Elektrolytten har en viktig effekt på lavtemperaturytelsen til litiumionbatterier, sammensetningen og materialiseringsegenskapene til elektrolytten har en viktig innvirkning på batteriets lave temperatur. Problemet i batteriets lave temperatur er: viskositeten til elektrolytten vil være stor, ioneledningshastigheten er langsom, noe som resulterer i elektronmigrasjonshastigheten til den eksterne kretsen, slik at batteriet har kraftig polarisert, og lade- og utladningskapasiteten har en kraftig reduksjon.

Spesielt ved lavtemperaturlading kan litiumioner lett danne litiumdelegra i overflaten av den negative elektroden, noe som resulterer i svikt i batteriet. Lavtemperaturytelsen til elektrolytten er nært knyttet til størrelsen på selve elektrolytten, og overføringsionen av den elektriske ledningsevnen er rask, og mer kapasitet kan vises ved lave temperaturer. Jo flere litiumsalter i elektrolytten, jo flere migreringer er, jo høyere ledningsevne.

Hastigheten på elektrisk ledningsevne, jo raskere ioneledningsevne, jo mindre polarisering, jo bedre ytelse har batteriet ved lav temperatur. Derfor er høyere ledningsevne en nødvendig betingelse for å oppnå god lavtemperaturytelse til litiumionbatterier Elektrolyttens elektriske ledningsevne er relatert til sammensetningen av elektrolytten, og viskositeten til løsningsmidlet er å forbedre banen til elektrolyttens elektriske ledningsevne.

Fluiditeten til løsningsmidlet er god ved lav temperatur på løsningsmidlet er garantien for ionetransport, og den faste elektrolyttmembranen dannet av elektrolytten i lavtemperaturelektrolytten er også en nøkkel til å påvirke litiumionkonduktansen, og RSEI er hovedimpedansen til et litiumionbatteri i et lavtemperaturmiljø Ekspert 2: Å begrense hovedfaktoren i lavtemperaturytelse til litiumionbatterier er en kraftig økning i LI + diffusjonsimpedans ved lave temperaturer, men ikke SEI-filmen. Lavtemperaturkarakteristikk av litiumionbatteripositive materialer - 1 - Lavtemperaturegenskaper for lagdelte strukturpositive materialer Den lagdelte strukturen har både en endimensjonal litiumionediffusjonskanal som er uten sidestykke, og har en tredimensjonal kanalstrukturstabilitet, som er det første kommersielle litiumionbatteriets positive materiale.

Dens representative stoffer inkluderer LiiCoO2, Li (CO1-XNIX) O2 og Li (Ni, Co, Mn) O2 Xie Xiaohua et al. Tar LiCoo2 / MCMB som forskningsobjekt, testet dens lavtemperaturladeegenskaper.

 Resultatene viser at når temperaturen synker, synker utslippsplattformen fra 3,762V (0 °C) til 3,207V (-30 °C); Batteriets totale kapasitet er også redusert fra 78.

98mA · t (0 °C) til 68,55mA · t (-30 °C) - 2 - lavtemperaturegenskaper til spinellstruktur positivt materiale Spinellstruktur LiMn2O4 positivt materiale, på grunn av den utmerkede kostnaden, ikke-toksiske fordeler på grunn av co-elementet Imidlertid er Mn-valensgiret multi-change og JAHN-Teller-effekten av Mn3 +, noe som resulterer i problemer som strukturelle ustabile og reversible forskjeller.

 Peng Zhengshun, som indikerer at den elektrokjemiske ytelsen til LiMn2O4 positive elektrodematerialer er stor, og RCT brukes som et eksempel: RCT av LIMN2O4 syntetisert ved høytemperatur fast fase er betydelig høyere enn solgelmetoden, og dette fenomenet er i litiumion Diffusjonskoeffisienten reflekteres også. Årsaken er hovedsakelig på grunn av at ulike syntetiske metoder har stor effekt på produktets krystallinitet og morfologi - 3 - lavtemperaturegenskapene til positivt elektrodemateriale i fosfatsystemet LIFEPO4 har blitt hoveddelen av det nåværende positive materialet for strømbatteri på grunn av dets utmerkede volumstabilitet og sikkerhet, og det ternære materialet.

Den lave temperaturmotstanden til jernfosfatet er hovedsakelig fordi materialet i seg selv er isolatoren, elektronledningsevnen er lav, litiumionediffusjonen er dårlig, slik at den indre motstanden til batteriet øker, polarisasjonen er høy, batteriladingen og utladningen er blokkert, så lav temperatur ytelse er ikke ideell Valley Yidi, etc., når man studerer lade- og utladningsadferden til LifePO4 ved lave temperaturer, er Kulen-effektiviteten 64 % ved 96 % og -20 ° C ved 55 ° C til 0 ° C, og utladningsspenningen er fra 55 ° C 3.

11V. 2,62V levering til -20 °C.

 XING et al, oppdagelse, etter tilsetning av nanokarbonledende midler, ble de elektrokjemiske egenskapene til LiFePO4 redusert, og lavtemperaturytelsen er forbedret; utladningsspenningen til LiFePO4 etter modifikasjon 3,40 V falt til 3,09V ved -25 ° C, nedgangen var bare 9.

12 %; og batterieffektiviteten var 57,3 %, høyere enn 53,4 % av det ikke-nanokarbonelektriske middelet ved -25 °C.

 I det siste har LIMNPO4 tiltrukket folks interesserte interesse. Studien fant at LIMNPO4 har fordelene med høyt potensial (4,1V), ingen forurensning, lav pris, stor spesifikk kapasitet (170mAh / g).

Imidlertid, siden LIMNPO4 er lavere enn LiFePO4 lavere ionisk ledningsevne, brukes den ofte i selve substitusjonen av Mn for å danne en LiMn0.8Fe0.2PO4 fast løsning.

 Lavtemperaturegenskapene til litiumionbatteriets negative elektrodemateriale er mer alvorlige i forhold til det positive elektrodematerialet, og lavtemperaturforringelsen av litiumionbatteriets negative elektrodemateriale er mer alvorlig, hovedsakelig følgende tre årsaker: Batteriet er ekstremt polarisert når lavtemperatur-høyforstørrelsen lades og utlades, og den negative overflatemetalllitiumet avsettes, og reaksjonsproduktet av metalllitiumet og elektrolytten har generelt ikke elektrisk ledningsevne; Fra den termodynamiske vinkelen inneholder elektrolytten en stor mengde CO, CN-isolasjon, og kan reagere med det negative elektrodematerialet, og den dannede SEI-filmen er mer utsatt for lav temperatur; Den negative karbonelektroden er vanskelig å litiumlitium under lav temperatur, og det er en ladnings- og utladningsasymmetri Studien elektrolyttelektrolyttelektrolyttelektrolytt i et litiumionbatteri har en betydelig effekt på ionisk ledningsevne og SEI-filmdannelsesegenskaper til batteriets lavtemperaturytelse. Det bedømmes at lavtemperaturelektrolytten er ekstremt veldig detro, det er tre hovedindikatorer: ionisk ledningsevne, elektrokjemiske vinduer og elektrodereaktivitet.

Nivået på disse tre indikatorene er i stor grad avhengig av dets sammensetningsmateriale: løsemiddel, elektrolytt (litiumsalt), tilsetningsstoff. Derfor er studiet av lavtemperaturytelsen til hver del av elektrolytten av stor betydning for å forstå og forbedre lavtemperaturenergien til batteriet Den EC-baserte elektrolytten lavtemperaturegenskaper sammenlignet med kjedekarbonat, den sykliske karbonatstrukturen er tett, høy, har et høyt smeltepunkt og viskositet.

Imidlertid har den store polariteten forårsaket av den ringformede strukturen ofte en stor dielektrisk konstant. EC-løsningsmiddel har en stor dielektrisk konstant, høy ioneledningsevne, perfekt filmdannelsesytelse, forhindrer effektivt løsningsmiddelmolekylet fra å bli medinnsatt, slik at det er en uunnværlig posisjon, slik at for det meste lavtemperatur-elektrolytiske løsningssystemer er store, og deretter blandet lavtsmeltende småmolekylære løsemiddel Litiumsalt er en viktig sammensetning av elektrolytt.

Litiumsaltet kan ikke bare forbedre ioneledningsevnen til løsningen i elektrolytten, og kan også redusere diffusjonsavstanden til Li + i løsningen. Generelt, jo større Li + konsentrasjon i løsningen, jo større ioneledningsevne. Konsentrasjonen av litiumionkonsentrasjonen i elektrolytten er imidlertid ikke lineært korrelert, men er en parabolsk.

Dette er fordi konsentrasjonen av litiumionkonsentrasjon i løsningsmidlet avhenger av oppløsningen av litiumsaltet i løsningsmidlet og styrken til assosiasjonen Studiet av lavtemperaturelektrolytt bortsett fra batteriet som består av den faktiske driften, kan batteriets ytelse også ha stor innvirkning på batteriets ytelse Forberedelsesprosess.

YaquB et al. Forskning på elektrodebelastning og beleggtykkelse på lavtemperaturytelse til lini0.6co0.

2 mn0.2O2 / grafittbatteri, når det gjelder kapasitetsretensjonsforhold, jo mindre elektrodebelastningen er, jo tynnere belegg, jo bedre lavtemperaturytelse  Lading og utladningstilstand.

Petzl et al., Effekten av lavtemperaturlading og batterisykluslevetid, fant at når utladningsdybden er stor, forårsakes et stort kapasitetstap, og sykluslevetiden reduseres Andre faktorer.

Overflatearealet til elektroden, blenderåpningen, elektrodetettheten, fuktbarheten til elektroden og elektrolytten og lignende, som påvirker lavtemperaturytelsen til litiumionbatteriet. I tillegg kan virkningen av defekter i materialer og prosesser på batteriytelse ved lav temperatur ikke ignoreres Sammendrag For å sikre lavtemperaturytelsen til litiumionbatteriet, må du gjøre følgende: Form en tynn og tett SEI-film; Sørg for at Li + har en stor diffusjonskoeffisient i aktiv substans; Elektrolytten har høy ionisk ledningsevne ved lav temperatur.

 I tillegg kan studien også ta en annen tilnærming til en annen type litium-ion-batteri - fullt solid litium-ion-batteri. Sammenlignet med konvensjonelle litium-ion-batterier, forventes alle solid-state litium-ion-batterier, spesielt full solid tynnfilm lithium-ion-batterier, å fullstendig løse kapasitetsdempningsproblemet og syklussikkerhetsproblemer som brukes under lave temperaturer.