Muy afectada por el comportamiento de las condiciones de temperatura ambiente de la batería de iones de litio, a bajas temperaturas, Li + condiciones de cinética de difusión se deterioran, dando como resultado la degradación del rendimiento, por ejemplo NMC / 18650 grafito a -10 ℃ 1C capacidad de descarga se redujo en un 20%, 30% de disminución en la capacidad de descarga a 1C -20 ℃. afectar el rendimiento a baja temperatura de la batería de iones de litio principalmente en la velocidad de difusión de Li +, Li +, por ejemplo, una tasa de difusión más lenta a baja temperatura, si la corriente de carga es demasiado grande, puede no resultar en completa Li incrustado en el electrodo negativo, formando de este modo una capa de recubrimiento sobre la superficie de Li, resultando en una capacidad de la batería de iones de litio y rápido descenso hacia abajo para producir problemas de seguridad, el mismo a baja temperatura capacidad de velocidad de descarga de las baterías de iones de litio también se ve afectada en gran medida.
Para mejorar el rendimiento requerido de la batería de iones de litio en sus características dinámicas a diferentes temperaturas de estudio en profundidad, convencionalmente restringida a condiciones limitadas estudiados, difícil para la batería de iones de litio de este sistema cerrado y su proceso de reacción dentro del tiempo real la investigación en los últimos años con los avances en la tecnología de detección in situ, especialmente para el desarrollo de los más sensibles difracción de neutrones Li-situ proporciona una herramienta muy poderosa para estudiar el mecanismo de la reacción interna de las baterías de iones de litio para nosotros.
Recientemente, Universidad Técnica VeronikaZinth de Munich, Alemania, Christian von Lüders et al baterías de iones de litio de difracción de neutrones in situ se ha estudiado durante la descarga no es uniforme dentro del cambio de fase negativa de grafito, revelar diferente velocidad de descarga y efecto relativo de la temperatura ambiente de la temperatura del material del electrodo negativo de grafito.
experimento VeronikaZinth usando comercial NMC / 18650 grafito como el objeto de investigación, a 25 ° C.] C la capacidad de la batería es de aproximadamente 1950mAh / g. la figura a la vez a temperatura ambiente como un cambio en C / 2 caudal de descarga de la fase negativa. De patrón de difracción de neutrones en puede ver, en el estado de cargado por completo de la batería, las fases principales electrodo negativo de grafito son LiC6, y pequeñas cantidades de LiC12, la relación de litio en este momento era 91% de grafito en el proceso de descarga, con Li prolapso, relación LiC6 disminuye gradualmente, la proporción aumenta gradualmente LiC12. cuando aproximadamente el 40% de profundidad de descarga, el pico de difracción LiC12 gradualmente más pequeño hacia la dirección del movimiento, y la aparición de otro menor contenido de Li de la dos fases, Li1-XC18 y Li1-XC54 Fig. B es el cambio de fase del electrodo negativo cuando la tasa de descarga 1C puede verse en la figura b, debido a la baja capacidad a 1C descarga de la batería, el electrodo negativo de este modo el contenido de Li es relativamente alta, por lo que los LiC12 de difracción muchos picos no se desplacen a la izquierda se puede ver a partir de los datos anteriores, diferente de la tasa totalmente descargada C / 2, y 1C, una pluralidad de fase negativa de grafito apareció se mezclaron fenómeno.
La figura a continuación muestra el cambio en el conjunto del ánodo de grafito durante la fase de descarga, se puede ver en la figura, en el proceso de descarga, el LiC6 concentración decreciente, en LiC12, las concentraciones a continuación inferiores de la otra fase Li comenzó aumento. también hemos observado de la figura, la influencia negativa de grafito en la velocidad de descarga de la fase, en 1C tasa, la concentración LiC12 ánodo debe siempre inferior a la tasa C / 2, mientras que las concentraciones bajas de Li Li1-XC18 y Li1-XC54 también ocurrir antes, cuando de descarga 1C, que muestran que una gran ánodo de grafito memoria y falta de uniformidad en el gradiente de concentración de descarga rápida de litio a alta corriente.
En, tales faltas de uniformidad generales en el electrodo, por un reposo adecuado, de modo que Li se difunde en el grafito, para reducir la no uniformidad. La siguiente figura muestra el extremo de descarga, se deja la batería durante el cambio de fase negativa, puede ser ver el cambio en el proceso de fase de reposo es todavía muy grande, especialmente después de descansar de descarga tasa 1C de la batería. cambios más grandes se produjeron principalmente durante el 10min anterior, los cambios importantes en el proceso son 20min (C / 2 tasa) y 40 minutos ( tasa 1C) termina. velocidad de descarga 1C de la batería a un pico de difracción negativo en d = 3,4731, el compuesto correspondiente LiC18-LiC36 ánodo o LiC26-LiC36, o la mezcla de las dos fases, mientras que la tasa de descarga de C / 2 menor El pico de difracción de la batería d = aproximadamente 3.4340, los correspondientes compuestos negativos LiC36-LiC72 y LiC54-LiC85.
A continuación se muestra el ánodo de grafito a diferentes tasas de descarga figura cambio de fase, puede verse en la figura, cuando la velocidad de extrusión Li + Li + ve es menor que la velocidad de difusión en el Vd grafito (descarga tipo pequeño), entonces grafito ánodo siempre debe ser equilibrado, por lo que el patrón de difracción debe ser observado en un pico de difracción coexisten dos fases de una sola fase, en el caso de que si Ve es mayor que Vd, el interior de las partículas de grafito formar un gradiente de concentración de Li interior de la formación de partículas rica núcleo de litio, la carcasa exterior formada de litio magra, todos los cuales se observaron simultáneamente para satisfacer, y sólo después de un descanso suficiente a desaparecer ve en los experimentos anteriores, a C / 2 tasa y 1C, el electrodo negativo es de grafito La coexistencia de múltiples fases demuestra que la velocidad de liberación de Li + debe ser mayor que la velocidad de difusión de Li + en grafito, por lo que necesita algo de tiempo para pararse después de la descarga para alcanzar el equilibrio dentro de las partículas.
-20 ℃ a continuación muestra la tasa de descarga C / 10 de cambio de fase negativa, se pueden ver en el momento del alta 0.71Ah apareció en cuatro fases diferentes (LiC6, LiC12, LI1-XC18 y Li1-XC54) que mostró irregularidades del ánodo de grafito a una temperatura baja es más grave que la temperatura normal, mientras que la capacidad de la batería en 1505.8mAh proceso de descarga de prueba de baja temperatura (C / 10 comprende un voltaje constante, la capacidad de descarga de corriente constante de Sólo 1209.6mAh / g ) fue significativamente menor que 2002.6mAh (C a temperatura ambiente / 30 además de una descarga de velocidad constante capacidad de voltaje constante).
Después de descansar en la imagen inferior muestra la baja de descarga durante el cambio de fase negativa de grafito, puede verse en la figura, a una temperatura baja, debido al deterioro de las condiciones dinámicas, el cambio de fase del ánodo de grafito fue significativamente más lento a temperatura ambiente, a partir de la figura. el resto puede ser visto incluso después de 11h, el ánodo de grafito interno todavía no alcanza el equilibrio. Si las baterías de iones de litio utilizados a bajas temperaturas sin estantería adecuada, pueden causar la pérdida de capacidad de la batería de iones de litio y otros problemas.
El rendimiento de una batería de iones de litio está en gran medida influenciada por las condiciones dinámicas, ambos estudios muestran velocidad de descarga VeronikaZinth C / 2 era 1C, han superado la velocidad de difusión de Li en grafito, y por lo tanto el proceso de descarga se grafito gradiente de concentración Li se genera en el interior del electrodo negativo, y genera una pluralidad de electrodo negativo fue una fase de grafito, debe ser después de un período de reposo para asegurar el equilibrio en el ánodo de grafito. a baja temperatura, de iones de litio condiciones cinéticas se deterioran, por lo que el proceso de descarga ánodo de grafito y los desequilibrios más graves, a un lado tiempo deberían extenderse en consecuencia después de la descarga, a fin de garantizar equilibrada dentro del ánodo de grafito.
