Grandement affectée par les performances des conditions de température ambiante de la batterie au lithium-ion, à basse température, Li + cinétique de diffusion conditions se détériorent, ce qui entraîne une dégradation des performances, par exemple NMC / 18650 graphite à -10 ℃ 1C capacité de décharge a été réduite de 20%, diminution de 30% de la capacité de décharge à 1C -20 ℃. affecter les performances à basse température de la batterie au lithium-ion principalement sur la vitesse de diffusion de Li +, Li +, par exemple, une vitesse plus lente de diffusion à basse température, si le courant de charge est trop importante, il peut ne pas entraîner complète Li intégré dans l'électrode négative, de manière à former une couche de placage sur la surface de Li, résultant en une capacité de la batterie au lithium-ion et le déclin rapide vers le bas pour produire des questions de sécurité, la même capacité de débit de décharge à basse température des batteries lithium-ion aussi grandement affecté.
Pour améliorer les performances requises de la batterie au lithium-ion sur ses caractéristiques dynamiques à différentes températures d'étude approfondie, de façon classique limitée à des conditions limitées étudiés, difficile pour la batterie au lithium-ion de ce système fermé et son processus de réaction dans le temps réel recherche ces dernières années avec les progrès de la technologie de détection in situ, en particulier pour le développement de la diffraction des neutrons Li-situ plus sensible est un outil très puissant pour étudier le mécanisme de réaction interne des batteries lithium-ion pour nous.
Récemment, VeronikaZinth Université Technique de Munich, Allemagne, Christian von Lüders et al situ batteries lithium-ion diffraction de neutrons ont été étudiés durant la décharge est non uniforme dans le changement de phase négative de graphite, de révéler différente vitesse de décharge et effet relatif de la température ambiante à la température du matériau d'électrode négative de graphite.
expérience VeronikaZinth utilisant comme objet de recherche commerciale NMC / 18650 graphite, à 25 deg.] C la capacité de la batterie est d'environ 1950mAh / g. la figure à la fois à la température ambiante comme un changement de taux de décharge C / 2 de la phase négative. De diagramme de diffraction des neutrons le peut le voir, à l'état complètement chargé de la batterie, les principales phases de graphite d'électrode négative sont LiC6, et de petites quantités de LiC12, le rapport de lithium à ce moment était de 91% de graphite dans le processus de décharge, avec prolapsus Li, LiC6 rapport diminue progressivement, la proportion augmente progressivement LiC12. quand environ 40% de profondeur de décharge, le pic de diffraction LiC12 progressivement plus petit en direction de la direction de déplacement, et l'apparition d'une autre teneur en Li plus bas des deux phases, Li1-XC18 et Li1-XC54. la figure b est le changement de phase de l'électrode négative lorsque le taux de décharge 1C peut être vu à partir de b FIG, en raison de la faible capacité à 1C décharger la batterie, l'électrode négative ainsi la teneur en Li est relativement élevée, de sorte que les LiC12 de diffraction nombreux pics ne sont pas décalés vers la gauche on peut le voir à partir des données ci-dessus, différent du taux C / 2 complètement déchargée, et 1C, une pluralité de phase graphite est apparu négatif ont été mélangés phénomène.
La figure ci-dessous montre la variation de la totalité de l'anode en graphite pendant la phase de décharge, on peut le voir sur la figure, dans le processus de décharge, la concentration LiC6 décroissante, en LiC12, puis concentrations plus faibles de l'autre phase Li a commencé augmentation. nous avons également noté de la figure du graphite influence négative sur le taux de décharge de la phase, à 1C taux, la concentration anode LiC12 devrait toujours inférieur au taux C / 2, alors que les faibles concentrations de Li Li1-XC18 et Li1-XC54 également se produire plus tôt lorsque la décharge 1C qui montrent qu'une grande anode de graphite de mémoire et d'uniformité du gradient de concentration de lithium décharge rapide à courant élevé.
En général, ces non-uniformités dans l'électrode, par un repos convenable, de sorte que Li est diffusée dans le graphite, afin de réduire la non-uniformité. La figure suivante montre l'extrémité de décharge, la batterie est laissée pendant le changement de phase négative, peut être voir le changement dans le processus de la phase de repos est encore très importante, surtout après le repos décharge de taux de 1C de la batterie. grands changements essentiellement eu lieu au cours de la 10min précédente, des modifications majeures dans le procédé sont 20min (débit C / 2) et 40 minutes ( taux de 1C) se termine. taux de décharge 1C de la batterie à un pic de diffraction négatif à d = 3,4731, le composé correspondant anode LiC18-LiC36 ou LiC26-LiC36, ou le mélange des deux phases, tandis que le plus faible taux de décharge C / 2 Le pic de diffraction de la batterie d = environ 3,44340, les composés négatifs correspondants LiC36-LiC72 et LiC54-LiC85.
Ci-dessous montre l'anode de graphite à différentes vitesses de décharge changement de phase figure, on peut le voir sur la figure, lorsque la vitesse d'extrusion Li + Li + Ve est inférieure à la vitesse de diffusion dans le Vd de graphite (petite décharge de taux), puis graphite anode doit toujours être équilibré, de sorte que le diagramme de diffraction devrait être observée dans une diffraction à phase unique pic coexistent deux phases, dans le cas si Ve est supérieur à Vd, à l'intérieur des particules de graphite formant un gradient de concentration de l'intérieur Li de la formation de particules riches noyau de lithium, le boîtier externe formée de lithium maigre, qui ont tous été observée simultanément pour répondre, et seulement après un repos suffisant pour disparaître vu dans les expériences ci-dessus, au taux de C / 2 et 1C, l'électrode négative est du graphite La coexistence de phases multiples prouve que la vitesse de libération de Li + doit être supérieure à la vitesse de diffusion de Li + dans le graphite, il faut donc du temps pour se stabiliser à l'intérieur des particules.
-20 ℃ ci-dessous indique le taux de décharge C / 10 de la variation de phase négative, peut être vu au moment de la décharge 0.71Ah est apparu en quatre phases différentes (LiC6, LiC12, Li1-XC18 et XC54-Li1) qui a montré une irrégularité dans l'anode en graphite à basse température est plus grave que la température normale, tandis que la capacité de la batterie à l'essai à basse température 1505.8mAh (processus de décharge C / 10 comprend une tension constante, la capacité de décharge à courant constant de seulement seulement 1209.6mAh / g ) Était significativement inférieure à la température ambiante 2002.6mAh (C / 30 courant constant et décharge constante) capacité.
Après repos à l'image du bas montre la faible décharge pendant le changement de phase négative de graphite, on peut le voir sur la figure, à basse température en raison de la détérioration des conditions dynamiques, le changement de phase de l'anode en graphite est significativement plus lente à la température ambiante, à partir de la Fig. On peut voir que bien que l'électrode négative au lithium n'ait pas atteint son équilibre même après 11 heures de stockage, si la batterie lithium-ion n'est pas utilisée à basse température pendant longtemps, la capacité de la batterie lithium-ion peut être diminuée.
Performance d'une batterie au lithium-ion est largement influencée par les conditions dynamiques, les deux études montrent un taux de décharge VeronikaZinth C / 2 était 1C, ont dépassé la vitesse de diffusion Li en graphite, et par conséquent le processus de décharge sera graphite gradient de concentration Li est générée à l'intérieur de l'électrode négative, et génère une pluralité de l'électrode négative est une phase de graphite, doit être, après une période de repos afin d'assurer l'équilibre de l'anode en graphite. à basse température, conditions de cinétique des ions lithium se détériorent, de sorte que le processus de décharge Le déséquilibre d'anode de graphite est plus sérieux, le temps de décharge devrait également être mis à l'écart pour prolonger, de manière à assurer l'équilibre dans le graphite négatif.
