Awọn idi ti iṣẹ batiri litiumu ni igba otutu

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Dobavitelj prenosnih elektrarn

Lati titẹ si ọja, awọn batiri litiumu-ion ti ni lilo pupọ ni awọn anfani wọn ti igbesi aye gigun wọn, agbara kan pato, ko si ipa iranti. Iwọn otutu kekere ninu batiri ion litiumu ti lọ silẹ, attenuation ti o buruju, iwọn iwọn ti ko dara, ati lasan litiumu ti o han gbangba, ati aiṣedeede lithium deinterlaxing. Bibẹẹkọ, bi ohun elo ti n pọ si nigbagbogbo, ihamọ iṣẹ ṣiṣe iwọn otutu kekere ti awọn batiri lithium-ion n pọ si.

Gẹgẹbi awọn ijabọ, agbara idasilẹ ti batiri ion litiumu jẹ nikan nipa 31.5% ni iwọn otutu yara ni -20 ° C. Batiri litiumu ion deede ti n ṣiṣẹ ni iwọn otutu wa laarin -20 si + 55 ° C.

Sibẹsibẹ, ni awọn aaye ti afẹfẹ, pataki, awọn ọkọ ayọkẹlẹ ina, ati bẹbẹ lọ, batiri naa le nilo lati ṣiṣẹ ni deede ni -40 ° C. Nitorinaa, o jẹ pataki nla lati mu ilọsiwaju awọn ohun-ini iwọn otutu kekere ti awọn batiri ion litiumu.

Ninu awọn okunfa ti o ni idiwọ awọn batiri litiumu-ion, iki ti elekitiroti pọ si, paapaa ti a fi idi kan mulẹ, ti o mu abajade iwọn otutu kekere ti batiri ion litiumu, ti o fa idinku ninu ifaramọ ti batiri ion litiumu. Ibaramu laarin elekitiroti ati elekiturodu odi ati diaphragm ti bajẹ ni agbegbe iwọn otutu kekere. Elekiturodu odi ti batiri ion litiumu labẹ awọn agbegbe iwọn otutu kekere ni o ṣafẹri pupọ, ati litiumu irin ti o ṣaju naa ti fesi pẹlu elekitiroti kan, ati awọn abajade ifisilẹ ọja ni wiwo iwọn elekitiroti ipinle ti o lagbara (SEI).

 Awọn batiri ion litiumu dinku ninu eto itankale inu inu ninu nkan ti nṣiṣe lọwọ labẹ agbegbe iwọn otutu kekere, ati idiwọ gbigbe idiyele (RCT) pọ si ni pataki Ifọrọwanilẹnuwo lori ipinnu iṣẹ iwọn otutu kekere ti awọn batiri lithium-ion: Electrolyte ni ipa pataki lori iṣẹ iwọn otutu kekere ti awọn batiri ion litiumu, akopọ ati awọn ohun-ini ohun elo ti elekitiroti ni ipa pataki lori iwọn otutu kekere batiri. Iṣoro naa ni iwọn otutu kekere batiri jẹ: iki ti elekitiroti yoo jẹ nla, iyara itọsi ion jẹ o lọra, ti o yorisi iyara ijira elekitironi ti Circuit ita, nitorinaa batiri naa ti polari pupọ, ati idiyele ati agbara idasilẹ ni idinku didasilẹ.

Paapa nigbati gbigba agbara iwọn otutu kekere, awọn ions litiumu le ni irọrun dagba litiumu delegra ni dada elekiturodu odi, ti o fa ikuna batiri naa. Išẹ iwọn otutu kekere ti elekitiroti jẹ ibatan pẹkipẹki si iwọn elekitiroti funrararẹ, ati ion gbigbe ti ina elekitiriki yara, ati pe agbara diẹ sii le ṣe afihan ni awọn iwọn otutu kekere. Awọn iyọ litiumu diẹ sii ninu elekitiroti, diẹ sii nọmba ijira jẹ, ti o ga ni ifarakanra.

Iyara ti eletiriki eletiriki, iyara ion ifokanbale, kere si polarization, iṣẹ ṣiṣe ti batiri dara ni iwọn otutu kekere. Nitorinaa, adaṣe giga jẹ ipo pataki fun iyọrisi iṣẹ iwọn otutu kekere ti o dara ti awọn batiri ion litiumu Iwa elekitiroti elekitiroti jẹ ibatan si akopọ akojọpọ ti elekitiroti, ati iki ti epo ni lati ni ilọsiwaju ipa-ọna ti elekitiriki eletiriki.

Lilọ omi ti epo jẹ dara ni iwọn otutu kekere ti epo jẹ iṣeduro ti gbigbe ion, ati awọ-ara elekitiroti to lagbara ti a ṣẹda nipasẹ elekitiroti ni iwọn otutu iwọn kekere tun jẹ bọtini lati ni ipa ihuwasi ion litiumu, ati RSEI jẹ ikọlu akọkọ ti batiri ion litiumu ni agbegbe iwọn otutu kekere kan. Amoye 2: Idiwọn ifosiwewe akọkọ ni iṣẹ iwọn otutu kekere ti awọn batiri ion litiumu jẹ ilosoke didasilẹ ni LI + impedance itankale ni awọn iwọn otutu kekere, ṣugbọn kii ṣe fiimu SEI. Awọn abuda iwọn otutu kekere ti Litiumu Ion Awọn ohun elo to dara - 1 - Awọn abuda iwọn otutu kekere ti Awọn ohun elo ti o dara ti Awọn ohun elo ti o ni Irẹwẹsi Ipilẹ ti o ni awọn mejeeji ikanni kaakiri lithium-ion onisẹpo kan ti o jẹ alailẹgbẹ, ati pe o ni awọn ohun elo ikanni onisẹpo mẹta onisẹpo iduroṣinṣin, eyiti o jẹ iduroṣinṣin ohun elo batiri lithuion akọkọ.

Awọn ohun elo aṣoju rẹ pẹlu LiiCoO2, Li (CO1-XNIX) O2 ati Li (Ni, Co, Mn) O2 Xie Xiaohua et al. Mu LiCoo2 / MCMB bi awọn nkan iwadii, ṣe idanwo awọn abuda gbigba agbara iwọn otutu kekere rẹ.

 Awọn abajade fihan pe bi iwọn otutu ti dinku, pẹpẹ itusilẹ silẹ lati 3.762V (0 ° C) si 3.207V (-30 ° C); Agbara apapọ batiri rẹ tun dinku lati 78.

98mA · h (0 ° C) si 68.55mA · h (-30 ° C) - 2 - awọn abuda iwọn otutu kekere ti eto ọpa ẹhin ohun elo rere ohun elo Spinel Be LiMn2O4 ohun elo rere, nitori idiyele ti o dara julọ, awọn anfani ti kii ṣe majele nitori ipin-iṣọpọ Sibẹsibẹ, jia valence Mn jẹ iyipada pupọ ati ipa JAHN-Teller ti Mn3 +, ti o fa awọn iṣoro bii riru igbekale ati awọn iyatọ iyipada.

 Peng Zhenghun, ti o nfihan pe iṣẹ elekitirokemika ti LiMn2O4 awọn ohun elo elekiturodu rere jẹ nla, ati pe a lo RCT gẹgẹbi apẹẹrẹ: RCT ti LIMN2O4 ti a ṣajọpọ nipasẹ ipele ti o lagbara ni iwọn otutu jẹ pataki ti o ga ju ọna gel gel lọ, ati pe iṣẹlẹ yii wa ni ion litiumu Isọdipupo kaakiri tun ṣe afihan. Idi jẹ nipataki nitori otitọ pe awọn ọna sintetiki oriṣiriṣi ni ipa nla lori kristalinti ọja ati morphology - 3 - awọn abuda iwọn otutu kekere ti ohun elo elekiturodu rere ti eto fosifeti LIFEPO4 ti di ara akọkọ ti ohun elo batiri lọwọlọwọ ti o dara nitori iduroṣinṣin iwọn didun ti o dara julọ ati ailewu, ati ohun elo ternary.

Iduro otutu kekere ti fosifeti irin jẹ pataki nitori ohun elo funrararẹ jẹ insulator, elekitironi elekitironi jẹ kekere, itọka litiumu ion ko dara, nitorinaa resistance inu ti batiri naa pọ si, polarization jẹ giga, idiyele batiri ati idasilẹ ti dina, nitorinaa Iṣe iwọn otutu kekere ko dara. Valley Yidi, ati bẹbẹ lọ, nigba ikẹkọ idiyele ati ihuwasi idasilẹ ti LifePO4 ni awọn iwọn otutu kekere, ṣiṣe Kulen jẹ 64% ni 96% ati -20 ° C ni 55 ° C si 0 ° C, ati foliteji idasilẹ jẹ lati 55 ° C 3.

11V. 2.62V ti ifijiṣẹ si -20 ° C.

 XING et al, wiwa, lẹhin afikun ti awọn aṣoju olutọpa nanocarbon, awọn ohun-ini eletokemika ti LiFePO4 dinku, ati iṣẹ ṣiṣe iwọn otutu kekere ti dara si; foliteji idasilẹ ti LiFePO4 lẹhin iyipada 3.40 V ṣubu si 3.09V ni -25 ° C, idinku jẹ 9 nikan.

12%; ati ṣiṣe batiri rẹ jẹ 57.3%, ti o ga ju 53.4% ​​ti aṣoju itanna ti kii-nanocarbon ni -25 ° C.

 Laipẹ, LIMNPO4 ti ṣe ifamọra iwulo eniyan. Iwadi na rii pe LIMNPO4 ni awọn anfani ti agbara giga (4.1V), ko si idoti, idiyele kekere, agbara kan pato (170mAh / g).

Bibẹẹkọ, niwọn bi LIMNPO4 ti lọ silẹ ju LiFePO4 iṣesi ionic kekere lọ, a maa n lo nigbagbogbo ni fidipo Mn gangan lati ṣe agbekalẹ ojutu LiMn0.8Fe0.2PO4 kan.

 Awọn abuda iwọn otutu kekere ti ohun elo elekiturodu odi litiumu-ion jẹ pataki diẹ sii ni ibatan si ohun elo elekiturodu rere, ati ibajẹ iwọn otutu kekere ti ohun elo elekiturodu odi litiumu ion jẹ pataki diẹ sii, nipataki awọn idi mẹta wọnyi: Batiri naa jẹ pola pupọ nigbati o ba gba agbara giga giga ni iwọn otutu kekere ati idasilẹ, ati litiumu irin dada odi ti wa ni ipamọ, ati ọja ifaseyin ti litiumu irin ati elekitiroti ni gbogbogbo ko ni adaṣe itanna; Lati igun thermodynamic, elekitiroti ni iye nla ti CO, ipinya CN, ati pe o le fesi pẹlu ohun elo elekiturodu odi, ati fiimu SEI ti o ṣẹda jẹ ifaragba si iwọn otutu kekere; Elekiturodu odi erogba soro si litiumu litiumu labẹ iwọn otutu kekere, ati pe idiyele ati isọjade asymmetry wa Iwadi electrolyte electrolyte electrolyte electrolyte ninu batiri ion litiumu ni ipa pataki lori iṣesi ionic ati awọn ohun-ini iṣelọpọ fiimu SEI si iṣẹ iwọn otutu kekere. O ṣe idajọ pe elekitiroti iwọn otutu kekere jẹ detro pupọ pupọ, awọn itọkasi akọkọ mẹta wa: ionic conductivity, awọn ferese elekitirokemika, ati ifaseyin elekiturodu.

Ipele ti awọn itọkasi mẹta wọnyi jẹ igbẹkẹle pupọ lori ohun elo akopọ rẹ: epo, electrolyte (iyọ lithium), aropo. Nitorinaa, iwadii iṣẹ ṣiṣe iwọn otutu kekere ti apakan kọọkan ti elekitiroti, jẹ pataki nla fun oye ati imudarasi agbara iwọn otutu kekere ti batiri naa. Awọn abuda iwọn otutu ti o da lori EC ni akawe si kaboneti pq, eto kaboneti cyclic ṣinṣin, giga, ni aaye yo giga ati iki.

Sibẹsibẹ, awọn ti o tobi polarity mu nipasẹ awọn anular be igba ni o ni kan ti o tobi dielectric ibakan. EC epo ni o ni kan ti o tobi dielectric ibakan, ga dẹlẹ conductivity, pipe fiimu Ibiyi išẹ, fe ni idilọwọ awọn epo moleku lati wa ni àjọ-fi sii, ki o jẹ ẹya indispensable ipo, ki okeene kekere otutu electrolytic ojutu awọn ọna šiše ni o wa tobi, ati ki o adalu Low yo kekere moleku epo. Iyọ litiumu jẹ akopọ pataki ti elekitiroti.

Iyọ litiumu ko le mu ilọsiwaju ionic ṣiṣẹ nikan ti ojutu ninu elekitiroti, ati pe o tun le dinku ijinna itankale Li + ninu ojutu naa. Ni gbogbogbo, ti o tobi ni ifọkansi Li + ninu ojutu, ti o tobi ni ifọkansi ion. Bibẹẹkọ, ifọkansi ti ifọkansi ion litiumu ninu elekitiroti ko ni ibatan laini, ṣugbọn o jẹ parabolic.

Eyi jẹ nitori ifọkansi ti ifọkansi ion litiumu ninu epo da lori itujade iyọ lithium ninu epo ati agbara ti ẹgbẹ. Iwadi ti elekitiroti otutu kekere ayafi fun batiri ti o jẹ ti iṣẹ ṣiṣe gangan, iṣẹ batiri naa tun le ni ipa nla lori iṣẹ batiri naa. Ilana igbaradi.

YaquB et al. Iwadi lori fifuye elekiturodu ati sisanra ti a bo lori iṣẹ iwọn otutu kekere ti lin0.6co0.

2 mn0.2O2 / batiri lẹẹdi, ni awọn ofin ti ipin idaduro agbara, iwuwo elekiturodu ti o kere si, Layer ti a bo tinrin, dara julọ iṣẹ ṣiṣe otutu kekere  Gbigba agbara ati ipo idasilẹ.

Petzl et al., Ipa ti idiyele iwọn otutu kekere ati igbesi aye igbesi aye batiri, rii pe nigbati ijinle idasilẹ ba tobi, ipadanu agbara nla kan ṣẹlẹ, ati pe igbesi aye ọmọ ti dinku. Miiran ifosiwewe.

Agbegbe dada ti elekiturodu, iho, iwuwo elekiturodu, wettability ti elekiturodu ati elekitiroti, ati bii, eyiti o ni ipa iṣẹ iwọn otutu kekere ti batiri ion litiumu. Ni afikun, ikolu ti awọn abawọn ninu awọn ohun elo ati awọn ilana lori iṣẹ iwọn otutu kekere ko le ṣe akiyesi Lakotan Lati rii daju iṣẹ iwọn otutu kekere ti batiri lithium-ion, o nilo lati ṣe atẹle naa: Fọọmù fiimu SEI tinrin ati ipon; Rii daju pe Li + ni olùsọdipúpọ itankale nla ni nkan ti nṣiṣe lọwọ; Electrolyte ni ionic conductivity giga ni iwọn otutu kekere.

 Ni afikun, iwadi naa tun le gba ọna ti o yatọ si iru batiri lithium-ion miiran - batiri ion litiumu to lagbara ni kikun. Ti a ṣe afiwe si awọn batiri litiumu-ion mora, gbogbo awọn batiri ion litiumu-ipinle ti o lagbara, ni pataki awọn batiri ion fiimu tinrin tinrin, ni a nireti lati yanju iṣoro attenuation agbara ati awọn ọran aabo ọmọ ti a lo labẹ awọn iwọn otutu kekere.