Li +の拡散速度の条件が性能低下をもたらす、劣化が大きく、リチウムイオン電池の周囲温度条件のパフォーマンスの影響を受け、低温で、例えばNMC / 18650グラファイト-10℃1C放電容量は、20％減少しました（c）-20℃での放電容量の30％の減少であった。主のLi +はLi +の拡散速度にリチウムイオン電池の低温性能に影響を与えるには、例えば、低温での拡散の遅い速度は、充電電流は、それが完全にリチウムをもたらさない可能性が大きすぎる場合これにより、セキュリティ上の問題も大きく影響リチウムイオン電池の同一の低温放電率能力を生成するために、リチウムイオンバッテリ容量とダウン急速に減少し、その結果、リチウムの表面にメッキ層を形成し、負極に埋め込ま。
綿密な調査の異なる温度での動的特性にリチウムイオン電池に要求される性能を向上させるために、従来のリアルタイム内この閉鎖系のリチウムイオン電池とその反応プロセスのために限られた条件に難しい検討制限特に、より高感度のLi-その場中性子回折の開発のためのin situ検出技術の進歩、と近年の研究は、私たちのために、リチウムイオン電池の内部反応機構を研究するための非常に強力なツールを提供します。
最近、ミュンヘンのVeronikaZinth工科大学、ドイツ、クリスチャン・フォン・リューダースらのインサイチュー中性子回折リチウムイオン電池は、放電時に検討されている黒鉛負の位相変化内で均一ではなく、異なる吐出量を明らかにしグラファイトの温度に対する周囲温度は物体に負の影響を与える。
25℃で、研究対象として商業NMC / 18650黒鉛を用いVeronikaZinth実験。】電池の容量Cは、1950mAh / gの程度である。図負相のC / 2放電率の変化として室温で時。中性子回折パターンから見ることができる上、電池の満充電状態で、負極黒鉛主相がLiC6あり、LiC12少量の、この時のリチウム比は、Liの脱出と、放電過程における91％グラファイトでした、放電のLiC6比が徐々に割合が徐々にLiC12を増加させる、減少させる。約40％の深さ、回折ピークLiC12移動の方向に向かって徐々に小さく、二相たLi1-XC18の別の下位Li含有量の外観そしてたLi1-XC54図Bは図1Cの放電レートは、電池を放電1Cで低容量に、図bから分かる負極の位相変化であり、負極は、このようにLi含有量が比較的高いので、回折LiC12多くのピークは左にシフトされていないが完全に放電C / 2レートとは異なる、上記のデータから分かるように、及び図1Cに示すように、黒鉛負位相の複数の現象を混合した登場しました。
以下の図は、放電段階中の黒鉛アノードの全体の変化を示す吐出工程では、図から分かるように、減少する濃度LiC6、LiC12に、Liが始まった他の相の次に低い濃度増加は、我々はまた、1Cレートで、図相の放電率に黒鉛負の影響から指摘している、濃度LiC12アノード、C / 2レートよりも常に低いべきであるがリチウムたLi1-XC18そしてたLi1-XC54の低濃度また、先に発生したときに表示1C放電、大電流でのリチウム急速放電の濃度勾配の大きなメモリグラファイトアノードと凹凸あります。
一般的に、この電極の異種性は、適切に配置することができますので、リチウムがグラファイト内に広がって不均一性が減少します。放電終了後に電池を入れたときの負極の相変化を次の図に示します。休止相プロセスにおける変化は、特に電池の1Cレート放電を休止した後に、依然として非常に大きい参照。最大の変更は、以前の10分の間に主に発生し、プロセスにおける主要な変化は、20分（C / 2レート）及び40分（ 1Cレート）より低いC / 2放電率が、D = 3.4731で負の回折ピークの電池の図1Cの放電率、対応する化合物LiC18-LiC36アノードまたはLiC26-LiC36、または二相の混合を終了します電池の回折ピークd =約3.4340、対応する負の化合物LiC36-LiC72およびLiC54-LiC85。
以下次いでグラファイトVdは（小レート放電）における拡散速度、グラファイトよりも小さい、異なる放電レート図相変化にグラファイトアノードを示す押出のLi +のLi +の速度Veが、図から見ることができますアノードは、常にバランスされなければならないので、Vdより、黒鉛粒子の内部がリッチ粒子形成中のLi内部の濃度勾配を形成大きいVeがあれば、回折パターンは、ケース内に、単相の回折ピーク二相共存において観察されるべきですリチウムコアはリチウム貧弱なシェルを形成し、これらの相はすべて同時に観察され、上記の実験で目に見えなくなるまで完全に棚上げされ、C / 2および1Cレートグラファイト負電極は複数の相が共存することにより、Li +の放出速度は黒鉛中のLi +の拡散速度よりも速くなければならないことが分かったので、放電後に粒子内部の平衡に達するまで時間を要する。
-20℃以下の負の位相変化のC / 10の放電率を示すが、0.71Ah、4つの異なる位相（LiC6、LiC12、たLi1-XC18そしてたLi1-XC54）に登場し、放電時に見ることができます低温試験1505.8mAh（C / 10の放電過程における電池容量のみだけ1209.6mAh / gの定電圧、定電流放電容量を備えながら、低温で黒鉛アノードムラを示したが、通常の温度よりも深刻です）2002.6mAh（Cで室温/ 30に加えて、定電圧定レート放電）容量よりも有意に低かったです。
黒鉛負の位相変化時の低放電を示し、下の写真で休止した後、同図から分かるように、起因動的条件の悪化に低い温度で、グラファイトアノードの位相変化は図から、室温で有意に遅かったです。残りはさえ11H後、内部の黒鉛負極がまだ平衡に達していない見ることができます。十分な棚のない低温で使用されるリチウムイオン電池は、リチウムイオン電池の容量損失およびその他の問題を引き起こす可能性があります。
リチウムイオン電池の性能が大幅に動的条件によって影響され、両方の研究はVeronikaZinth C / 2放電レートは1Cであっ示し、グラファイト中のLiの拡散速度を超えているので、放電プロセスは、グラファイトであろうLi濃度勾配は、負極の内部で発生し、負極の複数の黒鉛相で生成され、グラファイトアノードにおける平衡を確保するために、残りの期間の後でなければならない。低温、運動条件が悪化リチウムイオンので、放電工程におけるグラファイトアノード内のバランスを保証するように時間を取っておくグラファイトアノードとより深刻な不均衡は、それに応じて放電後に拡張されるべきです。
