La performance des batteries au lithium-ion est fortement influencée par les caractéristiques dynamiques, car Li + doit d'abord être solvaté lorsqu'il est incorporé dans le matériau de graphite, ce qui nécessite une certaine quantité d'énergie pour éviter que Li + ne se diffuse dans l'intérieur du graphite, alors que le Li + Le matériau de graphite dans la solution, le premier processus de solvatation se produit et le processus de solvatation n'a pas besoin de consommer de l'énergie, Li + peut éliminer rapidement le graphite, ce qui a également amené la capacité de charge du matériau de graphite à être significativement pire que la capacité de décharge.
À des températures basses, les caractéristiques dynamiques de l'anode graphite se détériorent, de sorte que la polarisation électrochimique de l'électrode négative est évidemment exacerbée pendant le processus de charge, ce qui peut facilement conduire à la précipitation du lithium métallique sur la surface de l'électrode négative. Christian von Lüders de l'Université de Munich, Allemagne, À une température de -2 ° C, le taux de charge dépasse C / 2, ce qui entraîne une augmentation significative de la quantité de lithium métallique précipitée. Par exemple, au grossissement C / 2, le nombre de lithium plaqué sur la surface négative est d'environ 5,5% de la capacité de charge totale, mais à 1 ° C 9%. Le lithium métallique précipité peut être développé, devenant éventuellement des dendrites au lithium, à travers le diaphragme, ce qui entraîne un court-circuit positif et négatif. Par conséquent, il faut éviter de recharger la batterie au lithium-ion à basses températures lorsque la batterie doit être chargée à basse température, Il est nécessaire de sélectionner un petit courant aussi loin que possible pour charger la batterie au lithium-ion et, après avoir chargé la batterie au lithium-ion totalement mise à l'écart, afin de s'assurer que la précipitation négative de l'électrode du lithium-métal peut réagir avec le graphite, intégrée dans l'anode graphite.
Université de Munich, VeronikaZinth, etc., au moyen de diffraction neutronique et d'autres moyens, la batterie au lithium-ion à -20 ℃ à basse température du comportement au lithium de l'étude. La diffraction des neutrons ne signifie pas, ces dernières années, un nouveau moyen de détection par rapport à XRD , La diffraction des neutrons est plus sensible aux éléments légers (Li, O, N, etc.), ce qui le rend idéal pour les essais non destructifs des batteries au lithium-ion.
Dans l'expérience, VeronikaZinth a utilisé la batterie NMC111 / graphite 18650 pour étudier le comportement à l'ionisation au lithium de la batterie au lithium-ion à basse température. Au cours du processus de test, la batterie a été chargée et déchargée selon le processus indiqué ci-dessous.
La figure suivante montre le changement de phase de l'électrode négative à un grossissement C / 30 différent dans le deuxième cycle de charge. On constate que la phase de l'électrode négative est principalement LiC12, Li1-XC18 et une petite quantité de LiC6 à 30,9% SoC , L'intensité de diffraction de LiC12 est continuellement réduite après que SoC dépasse 46%, et la force de LiC6 augmente, mais LiC12 est présent dans l'électrode négative en raison de la charge de 1503mAh (capacité de température normale 1950mAh) à basse température même si la charge est finalement terminée. Si le courant de charge est réduit à C / 100, la batterie pourra encore atteindre une capacité de 1950mAh à basse température, ce qui indique que la réduction de la capacité des batteries au lithium-ion à basse température est principalement due à de mauvaises conditions moteur.
La figure suivante montre le changement de phase du graphite négatif dans le processus de charge à un grossissement C / 5 à -20 ℃, et on constate que le changement de phase du graphite est évidemment différent par rapport au grossissement C / 30, Il ressort de la figure que lorsque la SoC> 40%, la force de la phase LiC12 est significativement plus lente au taux de charge C / 5, et l'intensité de la phase LiC6 est également plus faible que la charge du rapport C / 30. En indiquant que, à un grossissement relativement élevé de C / 5, moins de LiC12 continuait à être du lithium et converti en LiC6.
La figure suivante montre la comparaison des changements dans la phase de l'anode graphite aux augmentations C / 30 et C / 5. On peut voir à partir de la figure que le Li1-XC18 est très proche des deux grossissements de charge différents , La différence se reflète principalement dans LiC12 et LiC6 deux phases. De la figure peut être vu dans la charge initiale du double grossissement de charge dans la phase négative de la tendance de changement de phase est relativement proche de la phase LiC12, lorsque la charge Lorsque la capacité atteint 950 mAh (49% SoC), la tendance de changement commence à se produire. Lorsque les 1100mAh (56.4% SoC) sont atteints, la phase LiC12 aux deux grossissements commence à afficher une différence significative. Lorsque C / 30 est chargé, LiC12 La vitesse descendante de la phase est très rapide, mais la vitesse C / 5 de la vitesse LiC12 de la vitesse descendante sera beaucoup plus lente, en raison de la faible température de la cinétique négative d'intercalation du lithium de la détérioration, ce qui rend la phase LiC6 LiC12 supplémentaire au lithium La diminution correspondante de la phase LiC6 au grossissement C / 30, l'augmentation est très rapide, mais dans le taux C / 5 sera plus lente. Cela montre que le taux C / 5, plus Moins de Li incorporé dans la structure cristalline du graphite, mais intéressant est le temps de charge C / 5 (1520.5mAh) mais inférieure à la capacité de charge C / 30 sous la capacité (1503.5mAh) mais plus élevée, ce qui n'est pas incorporé dans la cathode graphite Li est susceptible d'être du lithium métal La forme de la précipitation dans la surface du graphite, après la fin du processus de charge également du côté pour supporter ce point.
La figure suivante montre le diagramme de phase de l'électrode négative en graphite après la charge et pendant 20 heures. On constate que la phase de l'électrode négative au graphite est très différente des deux augmentations de charge à la fin de la charge. Au grossissement C / 5, La proportion de LiC12 dans l'anode graphite est élevée et la proportion de LiC6 est faible, mais la différence entre les deux est devenue très petite après avoir été debout pendant 20h.
Le graphique montre le changement de la phase négative du graphite pendant le processus de repos de 20 heures. On peut voir à partir de la figure que bien que la phase des deux électrodes négatives soit encore très différente au début, avec l'augmentation du temps d'étagement, La phase de l'anode graphite a été très proche du grossissement du graphite, et LiC12 peut être transformé en LiC6 pendant le processus d'étagère, ce qui indique que Li est encore intégré à l'intérieur pendant le processus d'étagère, et cette partie de Li est susceptible d'être À la fin de la charge à la fin du grossissement C / 30, le degré d'intercalation du lithium de l'anode graphite était de 68%, mais le degré d'intercalation du lithium augmentait à 71% après l'étagère et augmentait de 3% %. À la fin de l'agrandissement de C / 5, le degré d'intercalation de lithium de l'anode graphite était de 58%, mais a augmenté à 70% après 20h et a augmenté de 12%.
Les études ci-dessus montrent que, sous charge à basse température, en raison de mauvaises conditions dynamiques, cela entraînera non seulement une diminution de la capacité de la batterie, mais aussi le taux de réduction du lithium au graphite et la précipitation négative de la surface du lithium métallique, bien qu'après un certain temps après l'étagère , Cette partie du lithium métallique peut être incorporée dans le graphite à l'intérieur, mais dans l'utilisation réelle, le temps d'étagement est souvent plus court, ne peut garantir que tout le lithium métallique peut être incorporé dans l'intérieur du graphite, ce qui peut conduire à une partie du métal persistant négatif au lithium De la surface, non seulement cela affectera la capacité de la batterie au lithium-ion, il est peut-être dommageable pour la sécurité de la batterie au lithium-ion de la dendrite au lithium, alors essayez d'éviter la charge à basse température de la batterie au lithium-ion, doit être utilisé à basse température pour utiliser autant que possible Petit courant, et après la fin de la charge, pour assurer un temps d'étagement adéquat pour éliminer la cathode métallique du graphite.
