Dengan perkembangan pesat kenderaan elektrik di seluruh dunia, saiz pasaran kenderaan elektrik telah mencecah $1 trilion pada tahun 2020 dan akan terus berkembang pada kadar lebih daripada 20% setahun pada masa hadapan.Oleh itu, kenderaan elektrik sebagai mod pengangkutan utama, keperluan prestasi untuk bateri kuasa akan semakin tinggi, dan kesan pereputan bateri ke atas prestasi bateri kuasa dalam persekitaran suhu rendah tidak boleh diabaikan.Sebab utama pereputan bateri dalam persekitaran suhu rendah ialah: Pertama, suhu rendah menjejaskan rintangan dalaman kecil bateri, kawasan penyebaran haba adalah besar, dan rintangan dalaman bateri meningkat.Kedua, bateri di dalam dan di luar kapasiti pemindahan caj adalah lemah, ubah bentuk bateri akan berlaku apabila polarisasi tak boleh balik tempatan.Ketiga, suhu rendah pergerakan molekul elektrolit adalah perlahan dan sukar untuk meresap dalam masa apabila suhu meningkat.Oleh itu, pereputan bateri suhu rendah adalah serius, mengakibatkan kemerosotan prestasi bateri yang serius.
1、Status teknologi bateri suhu rendah
Keperluan prestasi teknikal dan bahan bagi bateri kuasa litium-ion yang disediakan pada suhu rendah adalah tinggi.Kemerosotan prestasi serius bateri kuasa litium-ion dalam persekitaran suhu rendah adalah disebabkan oleh peningkatan rintangan dalaman, yang membawa kepada kesukaran resapan elektrolit dan hayat kitaran sel yang dipendekkan.Oleh itu, penyelidikan mengenai teknologi bateri kuasa suhu rendah telah membuat beberapa kemajuan dalam beberapa tahun kebelakangan ini.Bateri litium-ion suhu tinggi tradisional mempunyai prestasi suhu tinggi yang lemah, dan prestasinya masih tidak stabil di bawah keadaan suhu rendah;jumlah besar sel suhu rendah, kapasiti rendah, dan prestasi kitaran suhu rendah yang lemah;polarisasi adalah jauh lebih kuat pada suhu rendah daripada pada suhu tinggi;peningkatan kelikatan elektrolit pada suhu rendah membawa kepada pengurangan bilangan kitaran cas/nyahcas;mengurangkan keselamatan sel dan mengurangkan hayat bateri pada suhu rendah;dan mengurangkan prestasi dalam penggunaan pada suhu rendah.Di samping itu, hayat kitaran pendek bateri pada suhu rendah dan risiko keselamatan sel suhu rendah telah mengemukakan keperluan baharu untuk keselamatan bateri kuasa.Oleh itu, pembangunan bahan bateri kuasa yang stabil, selamat, boleh dipercayai dan tahan lama untuk persekitaran suhu rendah adalah fokus penyelidikan pada bateri litium-ion suhu rendah.Pada masa ini, terdapat beberapa bahan bateri litium-ion suhu rendah: (1) bahan anod logam litium: logam litium digunakan secara meluas dalam kenderaan elektrik kerana kestabilan kimianya yang tinggi, kekonduksian elektrik yang tinggi dan prestasi cas dan nyahcas suhu rendah;(2) bahan anod karbon digunakan secara meluas dalam kenderaan elektrik kerana rintangan haba yang baik, prestasi kitaran suhu rendah, kekonduksian elektrik yang rendah dan hayat kitaran suhu rendah pada suhu rendah;(3) bahan anod karbon digunakan secara meluas dalam kenderaan elektrik kerana rintangan haba yang baik, prestasi kitaran suhu rendah, kekonduksian elektrik yang rendah dan hayat kitaran suhu rendah.dalam;(3) elektrolit organik mempunyai prestasi yang baik pada suhu rendah;(4) elektrolit polimer: rantai molekul polimer agak pendek dan mempunyai pertalian tinggi;(5) bahan bukan organik: polimer bukan organik mempunyai parameter prestasi yang baik (konduksi) dan keserasian yang baik antara aktiviti elektrolit;(6) oksida logam adalah kurang;(7) bahan bukan organik: polimer bukan organik, dll.
2、Kesan persekitaran suhu rendah pada bateri litium
Hayat kitaran bateri litium bergantung terutamanya pada proses nyahcas, manakala suhu rendah merupakan faktor yang memberi kesan yang lebih besar kepada hayat produk litium.Biasanya, di bawah persekitaran suhu rendah, permukaan bateri akan mengalami perubahan fasa menyebabkan kerosakan struktur permukaan, disertai dengan pengurangan kapasiti dan kapasiti sel.Di bawah keadaan suhu tinggi, gas dijana dalam sel, yang akan mempercepatkan penyebaran haba;di bawah suhu rendah, gas tidak boleh dilepaskan dalam masa, mempercepatkan perubahan fasa cecair bateri;semakin rendah suhu, semakin banyak gas dihasilkan dan semakin perlahan perubahan fasa cecair bateri.Oleh itu, perubahan bahan dalaman bateri adalah lebih drastik dan kompleks di bawah suhu rendah, dan lebih mudah untuk menjana gas dan pepejal di dalam bahan bateri;pada masa yang sama, suhu rendah akan membawa kepada satu siri tindak balas yang merosakkan seperti pemecahan ikatan kimia tidak dapat dipulihkan pada antara muka antara bahan katod dan elektrolit;ia juga akan membawa kepada pengurangan pemasangan diri elektrolit dan hayat kitaran;keupayaan pemindahan caj ion litium kepada elektrolit akan berkurangan;proses pengecasan dan nyahcas akan menyebabkan satu siri tindak balas rantai seperti fenomena polarisasi semasa pemindahan cas ion litium, pereputan kapasiti bateri dan pelepasan tegasan dalaman, yang menjejaskan hayat kitaran dan ketumpatan tenaga bateri ion litium dan fungsi lain.Semakin rendah suhu pada suhu rendah, semakin sengit dan kompleks pelbagai tindak balas pemusnah seperti tindak balas redoks pada permukaan bateri, resapan haba, perubahan fasa di dalam sel dan juga kemusnahan lengkap seterusnya akan mencetuskan satu siri tindak balas berantai seperti elektrolit. pemasangan sendiri, semakin perlahan kelajuan tindak balas, semakin serius pereputan kapasiti bateri, dan semakin lemah keupayaan penghijrahan caj ion litium pada suhu tinggi.
3、 Suhu rendah pada kemajuan prospek penyelidikan teknologi bateri litium
Dalam persekitaran suhu rendah, keselamatan, hayat kitaran dan kestabilan suhu sel bateri akan terjejas, dan kesan suhu rendah pada hayat bateri litium tidak boleh diabaikan.Pada masa ini, penyelidikan dan pembangunan teknologi bateri kuasa suhu rendah menggunakan diafragma, elektrolit, bahan elektrod positif dan negatif dan kaedah lain telah membuat beberapa kemajuan.Pada masa hadapan, pembangunan teknologi bateri litium suhu rendah harus diperbaiki dari aspek berikut: (1) pembangunan sistem bahan bateri litium dengan ketumpatan tenaga tinggi, jangka hayat, pengecilan rendah, saiz kecil dan kos rendah pada suhu rendah ;(2) peningkatan berterusan kawalan rintangan dalaman bateri melalui reka bentuk struktur dan teknologi penyediaan bahan;(3) dalam pembangunan sistem bateri litium berkapasiti tinggi, kos rendah, perhatian harus diberikan kepada bahan tambahan elektrolit, ion litium dan antara muka anod dan katod dan bahan aktif dalaman dan pengaruh faktor utama lain;(4) meningkatkan prestasi kitaran bateri (tenaga khusus cas dan nyahcas), kestabilan haba bateri dalam persekitaran suhu rendah, keselamatan bateri litium dalam persekitaran suhu rendah dan arah pembangunan teknologi bateri lain;(5) membangunkan prestasi keselamatan yang tinggi, kos tinggi dan penyelesaian sistem bateri kuasa kos rendah dalam keadaan suhu rendah;(6) membangunkan produk berkaitan bateri suhu rendah dan mempromosikan aplikasinya;( 7) membangunkan bahan bateri tahan suhu rendah berprestasi tinggi dan teknologi peranti.
Sudah tentu, sebagai tambahan kepada arahan penyelidikan di atas, terdapat juga banyak arahan penyelidikan untuk meningkatkan lagi prestasi bateri dalam keadaan suhu rendah, meningkatkan ketumpatan tenaga bateri suhu rendah, mengurangkan kemerosotan bateri dalam persekitaran suhu rendah, memanjangkan hayat bateri dan penyelidikan lain. kemajuan;tetapi isu yang lebih penting ialah bagaimana untuk mencapai prestasi tinggi, keselamatan yang tinggi, kos rendah, julat tinggi, jangka hayat yang panjang dan pengkomersilan kos rendah bateri di bawah keadaan suhu rendah adalah semasa Penyelidikan perlu memberi tumpuan untuk menerobos dan menyelesaikan masalah.
Masa siaran: Nov-22-2022