El rendimiento de las baterías de iones de litio está muy influenciado por las características dinámicas, ya que Li + necesita ser solvatado primero cuando está incrustado en el material de grafito, lo que requiere una cierta cantidad de energía para evitar que Li + se difunda en el interior del grafito, Material de grafito en la solución, el primer proceso de solvatación se produce, y el proceso de solvatación no necesita consumir energía, Li + puede eliminar rápidamente el grafito, lo que también llevó a la capacidad de carga de material de grafito a ser significativamente peor que la capacidad de descarga.
A bajas temperaturas, la dinámica negativa de un deterioro progresivo de grafito, por lo que la carga negativa del proceso de polarización electroquímica empeoraron, y pueden conducir fácilmente a la precipitación de la superficie de litio metal de ánodo. Christian von Universidad Técnica Lüders de Munich, Alemania y otros estudios han demostrado que en en -2 ℃, cargar tasa de C / 2 en la parte posterior de un aumento significativo en la cantidad de precipitación de litio metal, por ejemplo, C tasa / 2, el número de la superficie del electrodo negativo de litio chapado aproximadamente 5,5% a lo largo de la capacidad de carga, pero a 1C tasa para llegar 9% de litio metálico precipitado puede desarrollarse más, y eventualmente se convierten en las dendritas de litio, la perforación de la membrana, resultando en terminal positivo y negativo. por lo tanto, para evitar la carga de la batería de iones de litio a una temperatura baja, cuando la batería debe ser cargada a una temperatura baja, Es necesario seleccionar una pequeña corriente en la medida de lo posible para cargar la batería de iones de litio, y después de cargar la batería de iones de litio totalmente estancada, para asegurar que la precipitación de electrodo negativo de metal de litio puede reaccionar con grafito, re-incrustado en el ánodo de grafito.
Universidad de Munich, VeronikaZinth, etc por medio de difracción de neutrones y otros medios, la batería de iones de litio a -20 ℃ baja temperatura del comportamiento de litio de la difusión de neutrones de estudio.Non medios en los últimos años, un nuevo medio de detección, en comparación con XRD , La difracción de neutrones es más sensible a los elementos ligeros (Li, O, N, etc.), lo que lo hace ideal para las pruebas no destructivas de las baterías de iones de litio.
En el experimento, VeronikaZinth utilizó la batería NMC111 / grafito 18650 para estudiar el comportamiento de ionización de litio de la batería de iones de litio a baja temperatura.En el proceso de pruebas, la batería se cargó y descargó de acuerdo con el proceso que se muestra a continuación.
La siguiente figura muestra en el segundo ciclo de carga, C / negativo SoC de carga diferente de cambio de fase de aumento de 30, se puede ver en 30,9% SoC, la fase negativa principalmente LiC12, Li1-XC18 y una pequeña cantidad de LiC6 composición, después de la SoC de intensidad de difracción 46% LiC12 disminución continua, y la fuerza de LiC6 está creciendo. Sin embargo, incluso si el extremo se termina la carga, ya que el bajo la carga sólo 1503mAh (capacidad normal 1950mAh) de la temperatura, por lo tanto LiC12 persisten en el electrodo negativo. Si la carga corriente cae por debajo C / 100, la batería se pueden obtener a una temperatura baja es aún capacidad 1950mAh, lo que indica que la capacidad de la batería de iones de litio disminuye a una temperatura baja, principalmente debido a deterioro causado por las condiciones hidrodinámicas.
La imagen muestra a bajas temperaturas por debajo de -20 ° C.] C, siguiendo el procedimiento C / 5 Índice de carga, el grafito electrodo negativo y cambio de fase, se puede ver en comparación con la tasa de carga C / 30, el cambio de fase de grafito es significativamente diferente, puede verse en la figura, el SoC> 40%, la resistencia de la batería LiC12 fase C / 5 para reducir la tasa de carga significativamente más lento, el aumento de la fuerza LiC6 fase debe ser significativamente más débil que la tasa de carga C / 30, que Indicando que con un aumento relativamente alto de C / 5, menos LiC12 continuó siendo litio y se convirtió a LiC6.
La siguiente figura muestra la comparación de los cambios en la fase del ánodo de grafito en las ampliaciones C / 30 y C / 5. Se puede ver en la figura que el Li1-XC18 está muy cerca de las dos ampliaciones de carga diferentes , La diferencia se refleja principalmente en LiC12 y LiC6 de dos fases.Desde la figura se puede ver en la carga inicial de los dos de aumento de carga en la fase negativa de la tendencia de cambio de fase es relativamente cerca de la fase LiC12, cuando la carga Cuando la capacidad llega a 950 mAh (49% SoC), la tendencia de cambio comienza a ocurrir.Cuando se alcanza el 1100mAh (56,4% SoC), la fase LiC12 en las dos ampliaciones comienza a mostrar una diferencia significativa.Cuando C / 30 se carga LiC12 La velocidad descendente de la fase es muy rápida, pero la velocidad C / 5 de la fase LiC12 de la velocidad descendente será mucho más lenta, esto es debido a la baja temperatura de la cinética negativa de la intercalación del litio del deterioro, haciendo LiC12 más LiC6 que forma la fase LiC6 La disminución correspondiente en la fase de LiC6 en la ampliación de C / 30, el aumento es muy rápido, pero en la tasa de C / 5 será más lento.Esto demuestra que la tasa de C / 5, más Menos Li incrustado en la estructura cristalina del grafito, pero interesante es C / 5 tiempos de carga (1520.5mAh), pero inferior a la capacidad de carga C / 30 bajo la capacidad (1503.5mAh), pero superior, que no está incrustado en el cátodo de grafito Li es probable que sea de metal de litio La forma de precipitación en la superficie de grafito, después del final del proceso de carga también desde el lado para apoyar este punto.
La siguiente figura muestra el diagrama de fases del electrodo negativo de grafito después de la carga y durante 20 horas.Puede verse que la fase del electrodo negativo de grafito es muy diferente en las dos ampliaciones de carga al final de la carga.En la ampliación C / 5, La proporción de LiC12 en el ánodo de grafito es alta y la proporción de LiC6 es baja, pero la diferencia entre los dos se ha vuelto muy pequeña después de estar parada durante 20 h.
La siguiente figura muestra resto 20h durante la fase cambia ánodo de grafito se puede ver en la figura, aunque al principio de la fase dos del electrodo negativo tiene una gran diferencia, pero con el aumento del tiempo de espera, dos de carga La fase del ánodo de grafito ha estado muy cerca de la ampliación del grafito, y LiC12 puede convertirse continuamente a LiC6 durante el proceso de estantería, lo que indica que Li está todavía incrustado en el interior durante el proceso de estantería, y es probable que esta parte de Li a bajas temperaturas de la superficie de grafito del electrodo negativo deposita litio metálico. análisis adicional mostró que, cuando el final de la carga en C / 30 tasa, un grafito electrodo negativo grado de intercalación de litio de 68%, pero después de descansar grado de litio aumentó a 71% mejoró 3 %. en el final de la carga, el grado de grafito de litio de electrodo negativo en 58% 5 tasa / C, pero después de resto 20h aumentó a 70%, una mejora completa 12%.
Los estudios anteriores muestran que bajo carga a baja temperatura, debido a condiciones dinámicas pobres, no sólo conducirá a la disminución de la capacidad de la batería, sino también debido a la tasa de reducción de litio de grafito, y en la superficie negativa precipitación de litio metálico, aunque después de un período de tiempo , Esta parte del litio de metal se puede volver a incrustar en el interior de grafito, pero en el uso real, el tiempo de almacenamiento es a menudo más corto, no puede garantizar que todo el litio de metal puede ser re-incrustado en el interior del grafito, lo que puede conducir a parte del litio de metal persistente negativo superficie, no sólo afectará a la capacidad de las baterías de iones de litio, y dendrita de litio puede producir un peligros para la seguridad de la batería de iones de litio, por lo que para evitar que la batería de iones de litio se carga a una temperatura baja, se debe utilizar para cargar tanto como sea posible a una temperatura baja corriente pequeña, y al final de la carga para asegurar un tiempo adecuado a un lado para eliminar el litio grafito ánodo metálico.
