De repente, foi para as mãos congeladas pés congelados no inverno, a temperatura caiu de zero, de vez em quando, no Xiaobian do norte, jaqueta já mais frio, não só nos faz sentir insuportáveis, em termos de bateria de íon de lítio é ainda mais grande O desafio é que as condições cinéticas das baterias Li-ion se deterioram a baixa temperatura, a viscosidade do eletrólito aumenta, a polarização da bateria aumenta, levando a uma queda acentuada nas propriedades elétricas.
Em muitos fatores que afetam o desempenho de baixa temperatura das baterias de íon de lítio, o eletrólito é um fator muito crucial, o eletrólito tradicional da bateria de iões de lítio é composto principalmente de solventes à base de carbonato, o sal de soluto é LiPF6, este eletrólito à temperatura ambiente condutividade Alto, e tem bom desempenho eletroquímico, mas a viscosidade do eletrólito aumenta rapidamente a baixa temperatura, o que afeta a cinética da difusão de Li + entre os eletrodos positivos e negativos. Embora as condições cinéticas possam ser melhoradas ajustando a composição do solvente e adicionando alguns aditivos especiais No entanto, no momento, a temperatura mais baixa do eletrólito à base de carbonato é de cerca de -40 ℃, e o desempenho da bateria de iões de lítio vai cair bruscamente a uma temperatura mais baixa.
Recentemente, Marta Kasprzyk e outros da Universidade Politécnica de Varsóvia desenvolveram um eletrólito amorfo que ainda alcança uma alta condutividade elétrica de 0,014 mS / cm a -60 ° C, o que melhora consideravelmente o desempenho da bateria de iões de lítio a temperaturas extremamente baixas Capacidade de trabalhar sob.
Para melhorar o desempenho a baixa temperatura do eletrólito, Marta Kasprzyk utiliza uma mistura de dois solventes, um dos quais é o nosso carbonato de etileno comum EC e o outro é polietilenoglicol éter dimetílico PEG250 (peso molecular de 250 g / mol ). O ponto de fusão de EC é de 36,5 ° C e o ponto de fusão do PEG 250 é de -43 ° C. De acordo com o conhecimento do diagrama de fase, o ponto de fusão de ambas as substâncias será menor do que qualquer substância única após a mistura, então depois de misturar estes dois solventes O seu ponto de fusão certamente será inferior a -43 ℃.
Marta Kasprzyk preparou eletrólitos constituídos por EC, PEG250 em proporções variáveis que variam de 100% EC a 100% de PEG250 com um eletrólito a intervalos de 5%. A seguir, mostra-se a análise térmica diferencial de eletrólitos com diferentes razões EC (DSG) pode ser observada a partir da curva pode ser vista na EC quando a proporção de menos de 20%, podemos observar que o eletrólito em cerca de -40 ℃ haverá um ponto de fusão, quando EC é adicionado na proporção de 25% -40% Entre o eletrólito, o eletrólito formará um estado amorfo, não há ponto de cristalização. Quando a razão CE excede 40%, a cristalização do eletrólito e o ponto do ponto de fusão de novo. Da análise acima não é difícil ver que a razão de adição CE mais adequada Deve ser controlado entre 25-40% para obter eletrólito amorfo.
Abaixo está a razão de adição CE de 25% do eletrólito e eletrólito PEG250 puro e curva comercial DSG de eletrólito LB30, podemos ver a partir da figura EC EC taxa de adição de 25% do eletrólito apenas na vizinhança de -90 ℃ Uma temperatura de transição vítrea não mostrou um sinal de ponto de fusão, enquanto que um eletrólito LB30 comercial mostrou um ponto de fusão a -20 ° C e um eletrólito de PEG 250 puro mostrou um ponto de fusão próximo a -40 ° C. A adição CE foi de 25% O líquido é um tipo de eletrólito amorfo que não possui um ponto de cristalização fixo, e seu desempenho a baixa temperatura obviamente é melhor que o dos outros dois eletrólitos.
Através das experiências acima, focaremos no estudo da CE na proporção eletrolítica de cerca de 40% do eletrólito, a tabela a seguir é diferente da relação CE e taxa de sal de eletrólitos, a temperatura de transição do vidro eletrólito muda. Pode-se notar dois pontos: primeiro, à medida que a concentração de sal de lítio aumenta, a temperatura de transição no vidro do eletrólito aumenta. Em segundo lugar, o intervalo de temperatura de transição no vidro do eletrólito LiPF6 é obviamente maior do que o eletrólito LiTDI Amplo.
A temperatura de transição do vidro inferior significa que o eletrólito tem melhor desempenho a temperaturas mais baixas. O gráfico abaixo mostra a condutividade do eletrólito LiTDI de 0,5 mol (CE: PEG 250 = 30: 70) em função da temperatura a -60 ° C, a condutividade do eletrólito foi de 0,014 mS / cm.
O gráfico abaixo mostra a curva da condutividade do eletrólito LiPF6 de 1 mol / L em função da temperatura, e pode-se observar que a condutividade do eletrólito também foi significativamente melhorada com o aumento da relação de adição CE. Embora o comercial LB30 , A condutividade de LB30 foi significativamente melhor que a do grupo experimental, mas o LB30 cristalizou a -30 ° C, de modo que o eletrólito LB30 não pôde ser utilizado a -30 ° C. Portanto, embora o EC / PEG250 amorfo A condutividade do eletrólito é ligeiramente inferior, mas ainda é a melhor escolha.
Marta Kasprzyk Através do uso de EC e PEG250 solvente misto obtido eletrólito amorfo, no ambiente de baixa temperatura não aparece o problema da cristalização, apenas cerca de -90 ℃ na proximidade de um ponto de temperatura de transição vítrea, isso não é O eletrólito cristalino melhora consideravelmente o desempenho do eletrólito a baixa temperatura, sua condutividade ainda pode atingir 0.014mS / cm a -60 ℃, o que proporciona uma boa solução para a bateria de iões de lítio sob uma temperatura extremamente baixa Solução.
