Pojemność akumulatorów litowo-jonowych zimą będzie niepewna, dlaczego akumulatory litowo-jonowe „boją się” niskich temperatur?

Автор: Iflowpower – Портативті электр станциясының жеткізушісі

Od momentu wejścia na rynek baterie litowo-jonowe znalazły szerokie zastosowanie ze względu na swoje zalety: długą żywotność, dużą pojemność właściwą i brak efektu pamięci. Niska temperatura akumulatora litowo-jonowego, znaczne tłumienie, słaba wydajność powiększenia cyklu, oczywiste zjawisko litu, brak równowagi litu itp. Jednak wraz z ciągłym rozwojem zastosowań, ograniczenia wydajności akumulatorów litowo-jonowych w niskich temperaturach stają się coraz bardziej oczywiste.

Według doniesień, pojemność rozładowania akumulatora litowo-jonowego wynosi zaledwie około 31,5% w temperaturze pokojowej, przy -20°C. Tradycyjny akumulator litowo-jonowy pracuje w zakresie temperatur od -20 do + 55 °C.

Natomiast w zastosowaniach lotniczych, pojazdach elektrycznych itp. akumulator może pracować prawidłowo w temperaturze -40°C. Dlatego tak istotne jest udoskonalenie właściwości niskotemperaturowych akumulatorów litowo-jonowych.

Czynniki ograniczające wydajność akumulatora litowo-jonowego w niskich temperaturach ● W niskich temperaturach lepkość elektrolitu wzrasta, nawet jeśli jest częściowo zestalony, co skutkuje niską przewodnością elektryczną akumulatora litowo-jonowego. ● Zgodność elektrolitu z elektrodą ujemną i przeponą ulega pogorszeniu w środowisku o niskiej temperaturze. ● W niskich temperaturach elektroda ujemna akumulatora litowo-jonowego ulega silnemu wytrąceniu, a wytrącony lit reaguje z elektrolitem, a osadzanie się produktu powoduje zwiększenie grubości interfejsu elektrolitu w stanie stałym (SEI).

● W środowisku o niskiej temperaturze akumulator litowo-jonowy ulega obniżeniu, a impedancja transferu ładunku (RCT) ulega znacznemu zwiększeniu. Dyskusja na temat czynników wpływających na wydajność baterii litowo-jonowych w niskich temperaturach ● Perspektywa eksperta 1: Roztwór elektrolitu ma istotny wpływ na wydajność baterii litowo-jonowych w niskich temperaturach, skład i właściwości materializacyjne elektrolitu mają istotny wpływ na wydajność baterii w niskich temperaturach. Problemem w niskiej temperaturze akumulatora jest: duża lepkość elektrolitu, powolna prędkość przewodzenia jonów, co skutkuje prędkością migracji elektronów w obwodzie zewnętrznym, przez co akumulator jest mocno spolaryzowany, a pojemność ładowania i rozładowania gwałtownie spada.

Zwłaszcza przy ładowaniu w niskiej temperaturze jony litu mogą łatwo tworzyć delegany litu na powierzchni elektrody ujemnej, co może prowadzić do uszkodzenia akumulatora. Niskotemperaturowe właściwości elektrolitu są ściśle związane z wielkością jego własnej przewodności elektrycznej, transmisja jonów przewodności elektrycznej jest szybka, a w niskich temperaturach można uzyskać większą pojemność. Im więcej soli litu w elektrolicie, tym większa liczba migracji i tym wyższa przewodność.

Wysoka przewodność elektryczna. Im szybsza przewodność jonów, tym mniejsza polaryzacja, tym lepsza wydajność akumulatora w niskiej temperaturze. Dlatego wyższa przewodność jest warunkiem koniecznym do osiągnięcia dobrych parametrów pracy akumulatorów litowo-jonowych w niskich temperaturach. Przewodność elektryczna elektrolitu jest związana ze składem elektrolitu, a lepkość rozpuszczalnika ma na celu poprawę ścieżki przewodnictwa elektrycznego elektrolitu.

Dobra płynność rozpuszczalnika w niskiej temperaturze gwarantuje transport jonów, a stała membrana elektrolitu utworzona przez elektrolit w elektrolicie niskotemperaturowym jest również kluczem do przewodzenia jonów litu. RSEI jest główną impedancją akumulatora litowo-jonowego w środowisku o niskiej temperaturze. ● Opinia eksperta 2: Ograniczona wydajność akumulatora litowo-jonowego w niskich temperaturach to gwałtowny wzrost impedancji dyfuzyjnej LI+ w niskich temperaturach, ale nie w przypadku folii SEI. Charakterystyka niskotemperaturowa materiału elektrody dodatniej akumulatora litowo-jonowego ● 1. Struktura warstwowa charakterystyczna dla niskiej temperatury materiału elektrody dodatniej o strukturze warstwowej ma zarówno jednowymiarowy kanał dyfuzji jonów litu, jak i stabilność strukturalną trójwymiarowego kanału, co jest najwcześniejszym komercyjnym rozwiązaniem.

Materiał dodatni akumulatora litowo-jonowego. Do jego charakterystycznych substancji zalicza się LiCoO2, Li (CO1-XNIX) O2 i Li (Ni, Co, Mn) O2 itp. Xie Xiaohua itd.

wykorzystano LiCoo2 / MCMB jako obiekty badawcze, testując jego właściwości ładowania w niskich temperaturach. Wyniki pokazują, że wraz ze spadkiem temperatury napięcie platformy rozładowczej spada z 3,762 V (0 °C) do 3.

207 V (-30 °C); całkowita pojemność akumulatora uległa zmniejszeniu z 78,98 mA · h (0 °C) do 68,55 mA · h (-30 °C).

● 2. Niska temperatura charakterystyczna dla materiału dodatniego struktury spinelu. Struktura spinelu LiMn2O4 to materiał dodatni, ponieważ nie ma w nim pierwiastka Co. Jest to korzystne pod względem kosztów i nietoksyczności. Jednakże przekładnia walencyjna Mn i efekt JaHN-Tellera Mn3+ powodują problemy takie jak niestabilność strukturalna i odwracalne różnice. Peng Zhengshun wskazuje, że wydajność elektrochemiczna materiałów elektrod dodatnich LiMn2O4 jest duża, a RCT służy jako przykład: RCT LIMN2O4 syntezowanego w fazie stałej o wysokiej temperaturze jest znacznie wyższy niż metoda sol-żel, a zjawisko to występuje w jonach litu implantowanych na współczynnikach dyfuzji.

Powodem tego są przede wszystkim różne metody syntezy określające krystaliczność i morfologię produktu. ● 3. Niskotemperaturowe właściwości materiału elektrody dodatniej układu fosforanowego LIFEPO4 stanowią główny element obecnego akumulatora zasilającego, dzięki doskonałej stabilności objętości i bezpieczeństwu, z materiałem potrójnym. Niska odporność temperaturowa fosforanu żelaza wynika głównie z tego, że sam materiał jest izolatorem, przewodnictwo elektronowe jest niskie, dyfuzja jonów litu jest słaba, co powoduje wzrost rezystancji wewnętrznej akumulatora, wysoką polaryzację, blokowanie ładowania i rozładowywania akumulatora, więc wydajność w niskich temperaturach nie jest idealna.

Valley Yidi i inni, badając zachowanie ładowania i rozładowywania LifePO4 w niskich temperaturach, stwierdzili, że sprawność Kulena wynosi 64% przy 96% i -20 °C przy 55 °C do 0 °C, a napięcie rozładowania wynosi od 55 °C do 3,11 V.

2,62V dostarczania do -20°C. Odkrycie XING i in.: po dodaniu przewodzących środków nanowęglowych właściwości elektrochemiczne LiFePO4 uległy pogorszeniu, a wydajność w niskich temperaturach uległa poprawie; napięcie rozładowania LiFePO4 po modyfikacji 3.

40 V spadło do 3,09 V przy -25 °C, spadek wyniósł zaledwie 9,12%; a sprawność baterii wyniosła 57.

3%, co jest wartością wyższą niż 53,4% w przypadku środka elektrycznego nie będącego nanowęglowym w temperaturze -25°C. Ostatnio LIMNPO4 przyciągnął uwagę zainteresowanych osób.

Badanie wykazało, że LIMNPO4 ma wysoki potencjał (4,1 V), nie powoduje zanieczyszczeń, jest tani, ma dużą pojemność właściwą (170 mAh/g) itp. Jednakże ze względu na niższą przewodność jonową LIMNPO4 niż LiFePO4, jest on często stosowany zamiast Mn i tworzy LiMn0.

Stały roztwór 8Fe0,2PO4 w rzeczywistym zastosowaniu części FE. Niskotemperaturowe właściwości materiału elektrody ujemnej akumulatora litowo-jonowego są poważniejsze w porównaniu do materiału elektrody dodatniej, a pogorszenie jakości akumulatora litowo-jonowego w niskiej temperaturze jest poważniejsze, głównie z trzech powodów: ● Ładowanie i rozładowywanie przy dużym powiększeniu w niskiej temperaturze, poważna polaryzacja akumulatora, ujemna powierzchnia litu metalicznego jest w dużej mierze osadzana, a produkt reakcji litu metalicznego i elektrolitu na ogół nie ma przewodnictwa elektrycznego; Wpływ niskiej temperatury;.

Badania roztworów elektrolitycznych w niskich temperaturach skupiają się na wpływie transferu Li+ w akumulatorze litowo-jonowym, a jego przewodność jonowa i zdolność tworzenia filmu SEI mają znaczący wpływ na wydajność akumulatora w niskich temperaturach. Ustalono, że roztwór elektrolityczny o niskiej temperaturze jest bardzo szczególny, istnieją trzy główne wskaźniki: przewodnictwo jonowe, okna elektrochemiczne i reaktywność elektrody. Poziom tych trzech wskaźników w dużej mierze zależy od materiałów składowych: rozpuszczalnika, elektrolitu (soli litu), dodatku.

Dlatego też badanie zachowania się każdej części elektrolitu w niskich temperaturach ma ogromne znaczenie dla zrozumienia i poprawy zachowania się akumulatora w niskich temperaturach. ● Elektrolit na bazie EC ma niskie temperatury pracy w porównaniu do węglanu łańcuchowego, struktura węglanu cyklicznego jest gęsta, mocna, ma wysoką temperaturę topnienia i lepkość. Jednak duża polaryzacja struktury pierścieniowej sprawia, że ​​często ma ona dużą stałą dielektryczną.

Rozpuszczalnik EC ma dużą stałą dielektryczną, wysoką przewodność jonową, doskonałe właściwości tworzenia filmu, skutecznie zapobiega jednoczesnemu wstawianiu cząsteczek rozpuszczalnika, dzięki czemu jest niezastąpioną pozycją, dzięki czemu głównie w przypadku układów roztworów elektrolitycznych o niskiej temperaturze powstają duże cząsteczki, które następnie miesza się z rozpuszczalnikiem o niskiej temperaturze topnienia. ● Sól litowa jest ważnym składnikiem elektrolitu. Sól litowa nie tylko poprawia przewodnictwo jonowe roztworu, ale także zmniejsza odległość dyfuzji Li+ w roztworze.

Ogólnie rzecz biorąc, im większe stężenie Li+ w roztworze, tym większa przewodność jonowa. Jednakże stężenie jonów litu w elektrolicie nie jest skorelowane liniowo, lecz ma postać linii parabolicznej. Dzieje się tak, ponieważ stężenie jonów litu w rozpuszczalniku zależy od dysocjacji soli litu w rozpuszczalniku i siły asocjacji.

Badanie elektrolitu niskotemperaturowego, z wyjątkiem tego, że akumulator składa się sam z siebie, a czynniki procesowe w rzeczywistej pracy będą miały również znaczący wpływ na wydajność akumulatora. ● (1) Proces przygotowania YAQUB i in., wpływ obciążenia elektrody i grubości powłoki na LINI0,6CO 0.

Badania niskiej temperatury pracy akumulatora 2 mn0,2O2/grafitowego wykazały, że im mniejsze jest obciążenie elektrody, tym cieńsza jest warstwa powłoki i tym lepsza jest wydajność w niskiej temperaturze. ● (2) Stan naładowania i rozładowania Petzl i in., wpływ stanu ładowania i rozładowania w niskiej temperaturze na cykl życia akumulatora, odkryli, że większa głębokość rozładowania może powodować większą utratę pojemności i skrócić czas życia akumulatora.

(3) Powierzchnia, otwór, gęstość elektrody, zwilżalność elektrody i roztworu elektrolitu itp. mają wpływ na wydajność akumulatora litowo-jonowego w niskich temperaturach. Ponadto nie można ignorować wpływu wad materiałowych i procesowych na wydajność akumulatora w niskich temperaturach. Aby zatem zapewnić niskie temperatury pracy akumulatora litowo-jonowego, należy wykonać następujące czynności: ● (1) utworzyć cienką i gęstą warstwę SEI; ● (2) zagwarantować, że Li+ ma duży współczynnik dyfuzji w substancji czynnej; ● (3) Elektrolit ma wysoką przewodność jonową w niskich temperaturach.

Ponadto badanie może przyjąć inne podejście i zwrócić uwagę na inny rodzaj akumulatora litowo-jonowego – akumulator litowo-jonowy w pełni litowo-jonowy. W porównaniu do konwencjonalnych akumulatorów litowo-jonowych, wszystkie akumulatory litowo-jonowe ze stałym elektrolitem, a zwłaszcza cienkowarstwowe akumulatory litowo-jonowe, powinny całkowicie rozwiązać problem tłumienia pojemności i bezpieczeństwa cyklu występującego w niskich temperaturach akumulatora. Jak więc obchodzić się z bateriami litowymi zimą? 1.

Nie należy używać akumulatora litowego w niskich temperaturach ze względu na jego działanie. Im niższa temperatura akumulatora litowego, tym niższa aktywność akumulatora litowego, co bezpośrednio prowadzi do znacznego zmniejszenia wydajności ładowania i rozładowywania. Zazwyczaj temperatura pracy akumulatora litowego wynosi od -20 do -60 stopni. Gdy temperatura jest niższa niż 0°C, uważaj, aby nie ładować akumulatora na zewnątrz, możesz go ładować, gdy zabieramy akumulator ze sobą do pokoju (uwaga, trzymaj się z dala od materiałów łatwopalnych!!!). Gdy temperatura jest niższa niż -20°C, akumulator automatycznie przejdzie w stan uśpienia i nie będzie można go normalnie używać. Dlatego użytkownik północy jest szczególnie zimny.

Brak możliwości ładowania w pomieszczeniu. Aby w pełni wykorzystać pozostałą część akumulatora, należy natychmiast po zaparkowaniu naładować go na słońcu, aby zwiększyć szybkość ładowania i unikać stosowania litu. 2. Wyrób w sobie nawyk towarzyszenia zimie; gdy poziom naładowania akumulatora jest zbyt niski, należy ładować go w odpowiednim czasie; wyrób w sobie dobry nawyk towarzyszenia zimie; pamiętaj, aby nigdy nie jechać na normalnym akumulatorze, aby powrócić do zasilania z akumulatora zimowego.

Zimą aktywność akumulatora litowego spada, bardzo łatwo o przeładowanie, co nieznacznie wpływa na żywotność akumulatora i może spowodować wypadek w wyniku spalania. Dlatego zimą należy zwracać większą uwagę na płytkie ładowanie. Należy szczególnie pamiętać, aby nie parkować pojazdu przez dłuższy czas i unikać naliczania zbyt wysokich opłat.

3. Nie unikaj ładowania przez długi czas, nie ułatwiaj sobie życia, pozostaw pojazd na dłuższy czas w stanie naładowania, a będziesz mógł. Jeśli zimą temperatura otoczenia podczas ładowania jest niższa niż 0°C, nie należy odchodzić zbyt daleko od akumulatora, aby zapobiec sytuacjom awaryjnym i zapewnić szybką obsługę. 4.

Podczas ładowania akumulatora litowego należy używać specjalnych ładowarek przeznaczonych do akumulatorów litowych. Na rynku dostępnych jest wiele ładowarek gorszej jakości, ponieważ może to spowodować uszkodzenie akumulatora, a nawet pożar. Nie kupuj tanich produktów bez gwarancji, nie używaj ładowarek do akumulatorów kwasowo-ołowiowych; jeśli Twoja ładowarka nie działa, przestań jej używać, nie zgub jej. 5. Zwróć uwagę na żywotność baterii, terminową wymianę baterii litowej, różne rodzaje żywotności baterii oraz codzienny sposób użytkowania. Żywotność baterii nie jest równa. Jeśli samochód jest wyłączony lub nie ma końca, skontaktuj się z personelem ds. konserwacji baterii litowych, aby zająć się naprawą baterii litowej. W takim przypadku skontaktuj się z personelem ds. konserwacji baterii litowych.

6. Jest dobra energia elektryczna na zimę, aby korzystać z pojazdu w środku wiosny, jeśli nie masz akumulatora długo, pamiętaj, aby naładować akumulator w 50% - 80%, wyjąć go z samochodu i regularnie ładować, ładowanie trwa około jednego miesiąca. Uwaga: Akumulator należy przechowywać w suchym miejscu. 7.

Prawidłowe umieszczenie baterii Nie zanurzaj baterii w wodzie, nie dopuszczaj do jej zawilgocenia, nie układaj baterii na sobie na wysokość większą niż 7 pięter i nie odwracaj kierunku układania baterii, lit.