Dalam persekitaran suhu rendah, prestasi bateri litium-ion tidak sesuai. Apabila bateri litium-ion yang biasa digunakan berfungsi pada -10 ° C, kapasiti pengecasan dan pelepasan maksimum dan voltan terminal akan berkurangan dengan ketara berbanding dengan suhu biasa [6], apabila suhu nyahcas turun kepada -20 ° C, kapasiti yang ada akan walaupun dikurangkan kepada 1/3 pada suhu bilik 25 ° C, apabila suhu nyahcas lebih rendah, sesetengah bateri litium tidak boleh mengecas dan nyahcas aktiviti, memasuki keadaan "bateri mati".
1, Ciri-ciri bateri litium-ion pada suhu rendah
(1) Makroskopik
Perubahan ciri bateri litium-ion pada suhu rendah adalah seperti berikut: dengan penurunan berterusan suhu, rintangan ohmik dan rintangan polarisasi meningkat dalam darjah yang berbeza; Voltan nyahcas bateri litium-ion adalah lebih rendah daripada suhu biasa. Apabila mengecas dan menyahcas pada suhu rendah, voltan kendaliannya naik atau turun lebih cepat daripada pada suhu biasa, mengakibatkan penurunan ketara dalam kapasiti dan kuasa maksimum yang boleh digunakan.
(2) Secara mikroskopik
Perubahan prestasi bateri litium-ion pada suhu rendah adalah disebabkan terutamanya oleh pengaruh faktor penting berikut. Apabila suhu ambien lebih rendah daripada -20 ℃, elektrolit cecair menjadi pejal, kelikatannya meningkat dengan mendadak, dan kekonduksian ioniknya berkurangan. Resapan ion litium dalam bahan elektrod positif dan negatif adalah perlahan; Ion litium sukar untuk dilarutkan, dan penghantarannya dalam filem SEI adalah perlahan, dan impedans pemindahan cas meningkat. Masalah litium dendrit amat ketara pada suhu rendah.
2, Untuk menyelesaikan prestasi suhu rendah bateri litium-ion
Reka bentuk sistem cecair elektrolitik baharu untuk memenuhi persekitaran suhu rendah; Meningkatkan struktur elektrod positif dan negatif untuk mempercepatkan kelajuan penghantaran dan memendekkan jarak penghantaran; Kawal antara muka elektrolit pepejal positif dan negatif untuk mengurangkan impedans.
(1) aditif elektrolit
Secara umum, penggunaan bahan tambahan berfungsi adalah salah satu cara yang paling berkesan dan menjimatkan untuk meningkatkan prestasi suhu rendah bateri dan membantu membentuk filem SEI yang ideal. Pada masa ini, jenis aditif utama ialah aditif berasaskan isosianat, aditif berasaskan sulfur, aditif cecair ionik dan aditif garam litium bukan organik.
Sebagai contoh, aditif berasaskan sulfur dimetil sulfit (DMS), dengan aktiviti pengurangan yang sesuai, dan kerana produk pengurangannya dan pengikatan ion litium lebih lemah daripada vinil sulfat (DTD), mengurangkan penggunaan bahan tambahan organik akan meningkatkan galangan antara muka, untuk membina lebih stabil dan lebih baik kekonduksian ionik filem antara muka elektrod negatif. Ester sulfit yang diwakili oleh dimetil sulfit (DMS) mempunyai pemalar dielektrik yang tinggi dan julat suhu operasi yang luas.
(2) Pelarut elektrolit
Elektrolit bateri lithium-ion tradisional adalah untuk melarutkan 1 mol litium heksafluorofosfat (LiPF6) ke dalam pelarut campuran, seperti EC, PC, VC, DMC, metil etil karbonat (EMC) atau dietil karbonat (DEC), di mana komposisi pelarut, takat lebur, pemalar dielektrik, kelikatan dan keserasian dengan garam litium akan menjejaskan suhu operasi bateri dengan serius. Pada masa ini, elektrolit komersial adalah mudah untuk memejal apabila digunakan pada persekitaran suhu rendah -20 ℃ dan ke bawah, pemalar dielektrik yang rendah menjadikan garam litium sukar untuk dipisahkan, dan kelikatan terlalu tinggi untuk menjadikan rintangan dalaman bateri dan rendah. platform voltan. Bateri litium-ion boleh mempunyai prestasi suhu rendah yang lebih baik dengan mengoptimumkan nisbah pelarut sedia ada, seperti dengan mengoptimumkan formulasi elektrolit (EC:PC:EMC=1:2:7) supaya TiO2(B)/ graphene elektrod negatif mempunyai A kapasiti ~240 mA h g-1 pada -20℃ dan ketumpatan arus 0.1 A g-1. Atau bangunkan pelarut elektrolit suhu rendah baharu. Prestasi lemah bateri litium-ion pada suhu rendah adalah berkaitan terutamanya dengan pelarutan perlahan Li+ semasa proses pembenaman Li+ dalam bahan elektrod. Bahan dengan tenaga pengikatan rendah antara Li+ dan molekul pelarut, seperti 1, 3-dioxopentylene (DIOX), boleh dipilih, dan litium titanat skala nano digunakan sebagai bahan elektrod untuk memasang ujian bateri untuk mengimbangi pekali resapan yang dikurangkan bahan elektrod pada suhu ultra rendah, untuk mencapai prestasi suhu rendah yang lebih baik.
(3) garam litium
Pada masa ini, ion LiPF6 komersial mempunyai kekonduksian yang tinggi, keperluan lembapan yang tinggi dalam persekitaran, kestabilan terma yang lemah, dan gas buruk seperti HF dalam tindak balas air mudah menyebabkan bahaya keselamatan. Filem elektrolit pepejal yang dihasilkan oleh litium difluoroksalat borat (LiODFB) adalah cukup stabil dan mempunyai prestasi suhu rendah yang lebih baik dan prestasi kadar yang lebih tinggi. Ini kerana LiODFB mempunyai kelebihan kedua-dua litium dioksalat borat (LiBOB) dan LiBF4.
3. Rumusan
Prestasi suhu rendah bateri litium-ion akan dipengaruhi oleh banyak aspek seperti bahan elektrod dan elektrolit. Penambahbaikan menyeluruh dari pelbagai perspektif seperti bahan elektrod dan elektrolit boleh menggalakkan penggunaan dan pembangunan bateri litium-ion, dan prospek penggunaan bateri litium adalah baik, tetapi teknologi itu perlu dibangunkan dan disempurnakan dalam penyelidikan lanjut.
Masa siaran: Jul-27-2023