Dung lượng pin lithium-ion vào mùa đông sẽ giảm, tại sao pin lithium-ion lại "sợ" nhiệt độ thấp?

Awdur: Iflowpower - Leverantör av bärbar kraftverk

Kể từ khi ra mắt thị trường, pin lithium-ion đã có nhiều ứng dụng rộng rãi với ưu điểm tuổi thọ cao, dung lượng riêng lớn, không có hiệu ứng nhớ. Nhiệt độ thấp của pin lithium-ion thấp, suy giảm nghiêm trọng, hiệu suất phóng đại chu kỳ kém, hiện tượng lithium rõ ràng, mất cân bằng lithium không xen kẽ, v.v. Tuy nhiên, với sự mở rộng liên tục của ứng dụng, hạn chế về hiệu suất nhiệt độ thấp của pin lithium-ion ngày càng rõ ràng hơn.

Theo báo cáo, khả năng xả của pin lithium-ion chỉ đạt khoảng 31,5% ở nhiệt độ phòng là -20 ° C. Nhiệt độ hoạt động của pin lithium-ion truyền thống từ -20 - + 55 ° C.

Nhưng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, xe điện, v.v., pin có thể hoạt động bình thường ở nhiệt độ -40 ° C. Do đó, việc cải thiện tính chất nhiệt độ thấp của pin lithium ion có ý nghĩa rất quan trọng.

Các yếu tố hạn chế hiệu suất nhiệt độ thấp của pin lithium-ion ● Trong môi trường nhiệt độ thấp, độ nhớt của chất điện phân tăng lên, thậm chí đông cứng một phần, dẫn đến độ dẫn điện của pin lithium-ion thấp. ● Độ tương thích giữa chất điện phân, điện cực âm và màng ngăn bị giảm sút trong môi trường nhiệt độ thấp. ● Điện cực âm của pin lithium-ion trong môi trường nhiệt độ thấp bị kết tủa nghiêm trọng, kim loại lithium kết tủa phản ứng với chất điện phân, sản phẩm lắng đọng dẫn đến tăng độ dày giao diện chất điện phân trạng thái rắn (SEI).

● Pin lithium ion trong môi trường nhiệt độ thấp được hạ thấp và trở kháng truyền điện tích (RCT) được tăng lên đáng kể. Thảo luận về các yếu tố hiệu suất nhiệt độ thấp ảnh hưởng đến pin lithium ion ● Quan điểm chuyên gia 1: Dung dịch điện phân có tác động quan trọng đến hiệu suất nhiệt độ thấp của pin lithium ion, thành phần và tính chất vật liệu của chất điện phân có tác động quan trọng đến hiệu suất nhiệt độ thấp của pin. Vấn đề ở nhiệt độ pin thấp là: độ nhớt của chất điện phân sẽ trở nên lớn, tốc độ dẫn ion chậm, dẫn đến tốc độ di chuyển electron của mạch ngoài, do đó pin bị phân cực nghiêm trọng, khả năng sạc và xả giảm mạnh.

Đặc biệt khi sạc ở nhiệt độ thấp, các ion lithium có thể dễ dàng hình thành các ion delegran lithium trên bề mặt điện cực âm, dẫn đến hỏng pin. Hiệu suất ở nhiệt độ thấp của chất điện phân có liên quan chặt chẽ đến độ dẫn điện riêng của chất điện phân, tốc độ truyền ion của độ dẫn điện nhanh và có thể phát huy nhiều công suất hơn ở nhiệt độ thấp. Càng nhiều muối lithium trong chất điện phân, số lượng di chuyển càng nhiều, độ dẫn điện càng cao.

Độ dẫn điện cao, độ dẫn ion càng nhanh, độ phân cực càng nhỏ, hiệu suất của pin ở nhiệt độ thấp càng tốt. Do đó, độ dẫn điện cao hơn là điều kiện cần thiết để đạt được hiệu suất nhiệt độ thấp tốt của pin lithium ion. Độ dẫn điện của chất điện phân liên quan đến thành phần của chất điện phân và độ nhớt của dung môi giúp cải thiện đường dẫn điện của chất điện phân.

Tính lưu động của dung môi tốt ở nhiệt độ thấp của dung môi là sự đảm bảo cho quá trình vận chuyển ion và màng chất điện phân rắn hình thành bởi chất điện phân trong chất điện phân ở nhiệt độ thấp cũng là chìa khóa dẫn truyền ion lithium và RSEI là trở kháng chính của pin lithium ion trong môi trường nhiệt độ thấp. ● Ý kiến ​​chuyên gia 2: Hiệu suất nhiệt độ thấp của pin lithium-ion bị hạn chế là do trở kháng khuếch tán LI + tăng mạnh ở nhiệt độ thấp, nhưng không phải màng SEI. Đặc tính nhiệt độ thấp của vật liệu điện cực dương của pin lithium ion ● 1, cấu trúc lớp đặc tính nhiệt độ thấp của vật liệu điện cực dương có cấu trúc lớp có cả kênh khuếch tán ion lithium một chiều và có tính ổn định về cấu trúc của kênh ba chiều, đây là thương mại sớm nhất.

Vật liệu cực dương của pin lithium ion. Các chất tiêu biểu của nó bao gồm LiCoO2, Li (CO1-XNIX) O2 và Li (Ni, Co, Mn) O2, v.v. Tạ Tiểu Hoa, v.v.

sử dụng LiCoo2 / MCMB làm đối tượng nghiên cứu, thử nghiệm đặc tính tích điện ở nhiệt độ thấp của nó. Kết quả cho thấy khi nhiệt độ giảm, nền xả giảm từ 3,762V (0 ° C) xuống 3.

207V (-30 ° C); tổng dung lượng pin của nó cũng giảm từ 78,98mA · h (0 ° C) xuống 68,55mA · h (-30 ° C).

● 2, đặc tính nhiệt độ thấp của vật liệu dương của cấu trúc spinel cấu trúc spinel LiMn2O4 vật liệu dương, vì không có thành phần Co, nên có ưu điểm là chi phí thấp, không độc hại. Tuy nhiên, bánh răng hóa trị Mn và hiệu ứng JaHN-Teller của Mn3+ dẫn đến các vấn đề như sự khác biệt về cấu trúc không ổn định và có thể đảo ngược. Bành Chính Thuận chỉ ra rằng hiệu suất điện hóa của vật liệu điện cực dương LiMn2O4 là lớn và RCT được sử dụng làm ví dụ: RCT của LIMN2O4 tổng hợp bằng pha rắn nhiệt độ cao cao hơn đáng kể so với phương pháp sol gel và hiện tượng này nằm trong ion lithium được cấy ghép trên hệ số khuếch tán.

Nguyên nhân chủ yếu là do các phương pháp tổng hợp khác nhau về độ kết tinh và hình thái của sản phẩm. ● 3, đặc tính nhiệt độ thấp của vật liệu điện cực dương hệ thống phosphate LIFEPO4 là thân chính của vật liệu điện cực dương pin năng lượng hiện tại do có độ ổn định thể tích và an toàn tuyệt vời, với vật liệu ba thành phần. Khả năng chịu nhiệt độ thấp của sắt phosphate chủ yếu là do bản thân vật liệu là chất cách điện, độ dẫn điện tử thấp, khả năng khuếch tán ion lithium kém, do đó điện trở trong của pin tăng lên, độ phân cực cao, quá trình sạc và xả pin bị chặn, do đó hiệu suất ở nhiệt độ thấp không lý tưởng.

Valley Yidi, v.v., khi nghiên cứu hành vi sạc và xả của LifePO4 ở nhiệt độ thấp, hiệu suất Kulen là 64% ở 96% và -20 ° C ở 55 ° C đến 0 ° C, và điện áp xả là từ 55 ° C 3,11V.

2,62V cung cấp đến -20 ° C. XING và cộng sự đã phát hiện ra rằng sau khi bổ sung chất dẫn điện nanocarbon, tính chất điện hóa của LiFePO4 giảm đi và hiệu suất ở nhiệt độ thấp được cải thiện; điện áp phóng điện của LiFePO4 sau khi cải tiến 3.

40 V giảm xuống còn 3,09V ở -25 ° C, mức giảm chỉ là 9,12%; và hiệu suất pin của nó là 57.

3%, cao hơn 53,4% chất dẫn điện không phải nanocarbon ở nhiệt độ -25 ° C. Gần đây, LIMNPO4 đã thu hút được sự quan tâm của nhiều người.

Nghiên cứu nhận thấy LIMNPO4 có điện thế cao (4,1V), không gây ô nhiễm, giá thành thấp, dung lượng riêng lớn (170mAh/g), v.v. Tuy nhiên, do độ dẫn ion của LIMNPO4 thấp hơn LiFePO4 nên nó thường được sử dụng để thay thế Mn để tạo thành LiMn0.

Dung dịch rắn 8Fe0.2PO4 trong thực tế sử dụng phần FE. Đặc tính nhiệt độ thấp của vật liệu điện cực âm của pin lithium-ion nghiêm trọng hơn so với vật liệu điện cực dương và sự suy giảm nhiệt độ thấp của pin lithium-ion nghiêm trọng hơn, chủ yếu là do ba lý do sau: ● Nhiệt độ thấp phóng đại cao sạc và xả, phân cực pin nghiêm trọng, kim loại bề mặt âm Lithium lắng đọng phần lớn và sản phẩm phản ứng của kim loại lithium và chất điện phân thường không có độ dẫn điện; Bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ thấp;.

Nghiên cứu về dung dịch điện phân nhiệt độ thấp tập trung vào tác động của việc chuyển Li+ trong pin lithium ion, độ dẫn ion và hiệu suất hình thành màng SEI của nó có tác động đáng kể đến hiệu suất nhiệt độ thấp của pin. Người ta xác định rằng dung dịch điện phân ở nhiệt độ thấp rất đặc biệt, có ba chỉ số chính: độ dẫn ion, cửa sổ điện hóa và độ phản ứng của điện cực. Mức độ của ba chỉ số này phụ thuộc phần lớn vào thành phần cấu tạo của nó: dung môi, chất điện phân (muối lithium), phụ gia.

Do đó, việc nghiên cứu hiệu suất nhiệt độ thấp của từng bộ phận chất điện phân có ý nghĩa to lớn trong việc hiểu và cải thiện hiệu suất nhiệt độ thấp của pin. ● Chất điện phân gốc EC có đặc tính nhiệt độ thấp so với cacbonat mạch vòng, cấu trúc cacbonat vòng chặt chẽ, bền, có điểm nóng chảy và độ nhớt cao. Tuy nhiên, độ phân cực lớn của cấu trúc hình khuyên làm cho nó thường có hằng số điện môi lớn.

Dung môi EC có hằng số điện môi lớn, độ dẫn ion cao, hiệu suất tạo màng hoàn hảo, ngăn ngừa hiệu quả các phân tử dung môi bị chèn vào nhau, do đó nó là một vị trí không thể thiếu, do đó hầu hết các hệ thống dung dịch điện phân nhiệt độ thấp đều lớn, sau đó trộn lẫn dung môi phân tử nhỏ có điểm nóng chảy thấp. ● Muối lithium là thành phần quan trọng của chất điện phân. Muối lithium không chỉ có thể cải thiện độ dẫn ion của dung dịch mà còn làm giảm khoảng cách khuếch tán của Li+ trong dung dịch.

Nhìn chung, nồng độ Li+ trong dung dịch càng lớn thì độ dẫn ion càng lớn. Tuy nhiên, nồng độ ion lithium trong chất điện phân không tương quan tuyến tính mà là đường parabol. Điều này là do nồng độ ion lithium trong dung môi phụ thuộc vào sự phân ly của muối lithium trong dung môi và độ mạnh của liên kết.

Nghiên cứu về chất điện phân nhiệt độ thấp ngoại trừ pin được cấu thành từ chính nó, các yếu tố quy trình trong quá trình vận hành thực tế cũng sẽ có tác động đáng kể đến hiệu suất của pin. ● (1) Quy trình chuẩn bị YAQUB và cộng sự, tác động của tải điện cực và độ dày lớp phủ lên LINI0.6CO 0.

2 mn0.2O2 / pin than chì hiệu suất nhiệt độ thấp cho thấy tải điện cực càng nhỏ thì lớp phủ càng mỏng. Hiệu suất nhiệt độ thấp càng tốt. ● (2) Trạng thái sạc và xả Petzl và cộng sự đã nghiên cứu tác động của trạng thái sạc-xả ở nhiệt độ thấp đến tuổi thọ chu kỳ của pin và nhận thấy rằng khi độ sâu xả lớn hơn có thể gây mất dung lượng lớn hơn và làm giảm tuổi thọ tuần hoàn.

(3) Diện tích bề mặt, khẩu độ, mật độ điện cực, khả năng thấm ướt của điện cực và dung dịch điện phân, v.v., ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt độ thấp của pin lithium ion. Ngoài ra, tác động của các khiếm khuyết về vật liệu và quy trình đến hiệu suất nhiệt độ thấp của pin không thể bị bỏ qua. Do đó, để đảm bảo hiệu suất nhiệt độ thấp của pin lithium-ion, cần thực hiện các bước sau: ● (1) hình thành lớp màng SEI mỏng và dày đặc; ● (2) đảm bảo Li+ có hệ số khuếch tán lớn trong hoạt chất; ● (3) ) Chất điện phân có độ dẫn ion cao ở nhiệt độ thấp.

Ngoài ra, nghiên cứu cũng có thể áp dụng một cách tiếp cận khác, đó là hướng tới một loại pin lithium-ion khác - pin lithium-ion rắn hoàn toàn. So với pin lithium-ion thông thường, tất cả pin lithium-ion thể rắn, đặc biệt là pin lithium-ion màng mỏng rắn hoàn toàn, được kỳ vọng sẽ giải quyết hoàn toàn vấn đề suy giảm dung lượng và các vấn đề về an toàn chu kỳ được sử dụng trong nhiệt độ pin thấp. Vậy bạn xử lý pin lithium như thế nào vào mùa đông? 1.

Không sử dụng pin lithium trong môi trường nhiệt độ thấp vì tác dụng của pin lithium, nhiệt độ của pin lithium càng thấp thì hoạt động của pin lithium càng thấp, điều này trực tiếp dẫn đến giảm đáng kể hiệu suất sạc và xả, nói chung, nhiệt độ làm việc của pin lithium nằm trong khoảng từ -20 độ -60 độ. Khi nhiệt độ dưới 0°C, chú ý không sạc ngoài trời, bạn có thể sạc pin, chúng ta có thể mang pin vào trong phòng (lưu ý, tránh xa các vật dễ cháy!!!), khi nhiệt độ dưới -20°C, pin sẽ tự động chuyển sang trạng thái ngủ và không thể sử dụng bình thường. Vì vậy, người dùng hướng Bắc đặc biệt lạnh.

Không có điều kiện sạc trong nhà. Để tận dụng hết lượng pin còn lại, hãy sạc pin ngay sau khi đỗ xe để tăng khả năng sạc và tránh hao pin lithium. 2, hình thành thói quen đi kèm mùa đông, khi pin quá yếu, chúng ta phải sạc pin kịp thời, hình thành thói quen đi kèm tốt, hãy nhớ, tuyệt đối không để pin bình thường trở lại mức pin mùa đông.

Hoạt động của pin lithium vào mùa đông giảm, rất dễ gây ra tình trạng quá tải, ảnh hưởng nhẹ đến tuổi thọ pin và gây ra tai nạn cháy nổ. Do đó, hãy chú ý hơn đến việc sạc ở chế độ nông-nông vào mùa đông. Đặc biệt cần lưu ý, không nên đỗ xe quá lâu, tránh tình trạng sạc quá mức.

3, Đừng quên không sạc trong thời gian dài, đừng tạo điều kiện thuận lợi, hãy để xe trong trạng thái sạc trong thời gian dài là được. Khi môi trường sạc vào mùa đông dưới 0°C, khi sạc không nên để xa quá, để tránh trường hợp khẩn cấp, xử lý kịp thời. 4.

Khi sạc pin, hãy sử dụng bộ sạc chuyên dụng của pin lithium, trên thị trường tràn lan bộ sạc kém chất lượng, sử dụng bộ sạc kém chất lượng có thể gây hỏng pin, thậm chí gây cháy nổ. Không nên mua sản phẩm giá rẻ không có chế độ bảo hành, không sử dụng bộ sạc ắc quy chì; nếu bộ sạc của bạn không sử dụng được thì hãy ngừng sử dụng, đừng để mất. 5, chú ý đến tuổi thọ pin, thay pin lithium mới kịp thời, các loại pin khác nhau, cộng với cách sử dụng hàng ngày, tuổi thọ của pin không giống nhau, nếu xe bị tắt nguồn hoặc hết điện liên tục, vui lòng liên hệ với nhân viên bảo trì pin lithium để xử lý người sửa chữa pin lithium trong thời gian hết điện, vui lòng liên hệ với nhân viên bảo trì pin lithium.

6, Có điện tốt cho mùa đông, để sử dụng xe vào giữa mùa xuân, nếu bạn không có pin lâu dài, bạn sẽ nhớ sạc 50% - 80% pin, và tháo pin ra khỏi xe, và sạc thường xuyên, khoảng một tháng sạc. Lưu ý: Pin được bảo quản ở nơi khô ráo. 7.

Đặt pin đúng cách Không nhúng pin vào nước hoặc làm pin bị ẩm; không xếp chồng quá 7 tầng hoặc đảo ngược chiều pin, lithium.