تا حد زیادی با عملکرد یون لیتیوم شرایط دمای محیط باتری تحت تاثیر قرار، در دماهای پایین، لی + سینتیک انتشار شرایط بدتر، و در نتیجه تخریب عملکرد، به عنوان مثال، NMC / 18650 گرافیت در -10 ℃ 1C ظرفیت تخلیه 20 درصد کاهش یافته بود، کاهش 30٪ در ظرفیت تخلیه در 1C -20 ℃. عملکرد در دمای پایین از باتری لیتیوم یون را تحت تاثیر قرار عمدتا بر نرخ نفوذ لی +، لی +، برای مثال، نرخ کندتر از انتشار در دمای پایین، اگر جریان شارژ بیش از حد بزرگ ممکن است در کامل لی منجر نمی باشد تعبیه شده به الکترود منفی، در نتیجه تشکیل یک لایه آبکاری بر روی سطح لی، و در نتیجه ظرفیت باتری لیتیوم یونی و کاهش سریع را به تولید مسائل امنیتی، همان دمای پایین قابلیت میزان تخلیه از باتری های لیتیوم یون نیز تا حد زیادی تحت تاثیر قرار.
به منظور بهبود عملکرد مورد نیاز از باتری لیتیوم یون در ویژگی های پویا خود را در دماهای مختلف در عمق مطالعه، مرسوم به شرایط محدود برای باتری لیتیوم یون این سیستم بسته و فرایند واکنش خود را در زمان واقعی محدود مورد مطالعه، دشوار تحقیقات در سال های اخیر با پیشرفت در تکنولوژی تشخیص محل، به ویژه برای توسعه حساس تر پراش لی درجا نوترون یک ابزار بسیار مفیدی برای بررسی مکانیسم واکنش داخلی باتری های لیتیوم یون برای ما فراهم می کند.
به تازگی، دانشگاه فنی VeronikaZinth از مونیخ، آلمان، مسیحی فون Lüders و همکاران درجا پراش نوترون باتری های لیتیوم یون است در هنگام تخلیه مورد مطالعه قرار گرفته یکنواخت نیست در گرافیت را تغییر فاز منفی است، نشان می دهد میزان تخلیه های مختلف و اثر نسبی دمای محیط به دمای گرافیت مواد الکترود منفی است.
آزمایش VeronikaZinth با استفاده از تجاری NMC / 18650 گرافیت به عنوان هدف پژوهش، در 25 درجه.] C ظرفیت باتری در یک زمان در دمای اتاق به صورت تغییر در C / 2 میزان تخلیه از فاز منفی است در مورد 1950mAh / g است. است. از الگوی پراش نوترون در می بینید، در حالت شارژ کامل باتری، مراحل اصلی گرافیت الکترود منفی هستند LiC6، و مقدار کمی از LiC12، نسبت لیتیوم در این زمان 91٪ گرافیت در فرایند تخلیه، با لی پرولاپس بود، نسبت LiC6 تدریج کاهش می یابد، نسبت به تدریج افزایش می LiC12. زمانی که در مورد 40٪ عمق دبی، پیک پراش LiC12 به تدریج کوچکتر نسبت به جهت حرکت، و به ظاهر از دیگر محتوای لی پایین تر از دو فاز، Li1-XC18 و Li1-XC54 ج ب تغییر فاز از الکترود منفی که میزان تخلیه 1C را می توان از نظر ب دیده می شود، با توجه به ظرفیت کم در 1C تخلیه باتری، الکترود منفی به این ترتیب محتوای لی نسبتا بالا است، بنابراین LiC12 پراش بسیاری از قله به سمت چپ منتقل می توان از داده بالا دیده می شود، متفاوت از طور کامل تخلیه شده C / 2 نرخ، و 1C، کثرت از فاز گرافیت منفی ظاهر شد پدیده مخلوط شدند.
شکل زیر نشان می دهد که تغییر در طیف از آند گرافیت در مرحله تخلیه، می توان از شکل دیده می شود، در فرایند تخلیه از LiC6 غلظت کاهش، به LiC12، غلظت سپس پایین تر از فاز دیگر لی شروع افزایش می دهد. ما نیز از این رقم تاثیر منفی گرافیت در میزان تخلیه از فاز اشاره شد، در 1C نرخ، غلظت LiC12 آند همیشه باید پایین تر از نرخ C / 2، در حالی که غلظت پایین از لی Li1-XC18 و Li1-XC54 همچنین پیش از این رخ می دهد که تخلیه 1C، که نشان می دهد که یک آند گرافیت حافظه بزرگ و ناهمواری در شیب غلظت تخلیه سریع لیتیم در جریان بالا.
به طور کلی، از جمله غیر یکنواختی در الکترود، توسط یک استراحت مناسب، به طوری که لی در گرافیت منتشر، به منظور کاهش غیر یکنواختی. شکل زیر نشان پایان تخلیه، باتری در طول تغییر فاز منفی داده اند، می تواند دیدن این تغییر در روند فاز استراحت هنوز هم بسیار بزرگ، به ویژه پس از استراحت تخلیه نرخ 1C از باتری است. بزرگترین تغییرات عمدتا در طول از 10min قبلی رخ داده است، تغییرات عمده ای در این روند هستند 20min (C / 2 نرخ) و 40min ( نرخ 1C) به پایان می رسد. میزان تخلیه 1C از باتری در اوج پراش منفی در = 3.4731، ترکیب مربوطه LiC18-LiC36 آند یا LiC26-LiC36، یا مخلوط کردن دو فاز د، در حالی که کمتر C / 2 میزان تخلیه Tsai و اوج پراش باتری حدود D = 3.4340، ترکیب مربوطه LiC36-LiC72 آند و LiC54-LiC85.
زیر نشان می دهد آند گرافیت در نرخ تخلیه مختلف است تغییر فاز، می توان از شکل، زمانی که سرعت اکستروژن لی لی + + ام کمتر از سرعت نفوذ در وندیداد، گرافیت (تخلیه نرخ کوچک)، سپس گرافیت است دیده می شود آند همیشه باید متعادل باشد، به طوری که الگوی پراش باید در یک تک فاز اوج پراش همزیستی دو فاز مشاهده شده، در صورتی که اگر Ve های بیشتر از VD، داخل ذرات گرافیت از شیب غلظت لی داخلی شکل گیری ذرات ثروتمندان هسته لیتیوم، مسکن بیرونی تشکیل شده از لیتیوم لاغر، همه از آن به طور همزمان برای پاسخگویی به تنها پس از استراحت کافی به ناپدید می شوند در آزمایشات بالا دیده مشاهده شد، و در C / 2 سرعت و 1C، الکترود منفی گرافیت است مراحل مختلف وجود داشته باشند، ثابت سرعت دفع + لی بالاتر از نرخ انتشار لی + در گرافیت هستند، و بنابراین نیاز به زمان پس از تخلیه استوار در تعادل در داخل ذرات.
-20 ℃ زیر نشان می دهد که C / 10 نرخ تخلیه از تغییر فاز منفی، می توان در زمان تخلیه 0.71Ah ظاهر شد در چهار مرحله مختلف (LiC6، LiC12، Li1-XC18 و Li1-XC54) دیده که ناهمواری در آند گرافیت در دمای پایین نشان داد که جدی تر از درجه حرارت طبیعی است، در حالی که ظرفیت باتری در تست دمای پایین 1505.8mAh (/ 10 فرآیند ترخیص C شامل یک ولتاژ ثابت، جریان ثابت می ظرفیت تخلیه تنها تنها 1209.6mAh / گرم ) به طور قابل توجهی پایین تر از 2002.6mAh (C در دمای اتاق / 30 به همراه ترشحات نرخ ثابت) ظرفیت ولتاژ ثابت بود.
پس از استراحت در تصویر پایین نشان می دهد که کم تخلیه در طول تغییر فاز منفی گرافیت، می توان از این رقم با توجه به بدتر شدن شرایط پویا دیده می شود، در دمای پایین، تغییر فاز آند گرافیت به میزان معنیداری پایینتر در دمای اتاق بود، از شکل بقیه دیده می شود حتی پس از 11H، آند گرافیت داخلی هنوز هم تعادل رسیده است. اگر باتری های لیتیوم یون استفاده در دماهای پایین بدون قفسه بندی مناسب، ممکن است از باتری لیتیوم یون از دست دادن ظرفیت باتری و مشکلات دیگر شود.
عملکرد یک باتری لیتیوم یون تا حدود زیادی از شرایط پویا تحت تاثیر قرار، هر دو مطالعات نشان می دهد VeronikaZinth C / 2 میزان تخلیه 1C بود، میزان انتشار لی در گرافیت فراتر رفته اند، و بنابراین فرآیند تخلیه گرافیت خواهد گرادیان غلظت لی در داخل الکترود منفی تولید شده، و تولید یک کثرت از الکترود منفی یک فاز گرافیت بود، باید پس از یک دوره استراحت برای اطمینان از تعادل در آند گرافیت باشد. در دمای پایین، لیتیوم یون شرایط جنبشی بدتر، بنابراین روند تخلیه آند گرافیت و عدم تعادل جدی تر، جدا از زمان باید بر این اساس پس از ترخیص از گسترش، به طوری که به حصول اطمینان متعادل در آند گرافیت است.
