بطاريات ليثيوم أيون باعتباره واحدا من أنجح بطارية تخزين الطاقة الكيميائية، وجودها ليس فقط في جميع أنحاء منتجات الالكترونيات الاستهلاكية، ولكن أيضا لتوسيع التربة لاقتحام مجال السيارات الكهربائية، ولكن هذا الأداء الممتاز من بطاريات ليثيوم أيون لكن بعد ذلك حساسة جدا لدرجة الحرارة، درجة حرارة منخفضة بطارية ليثيوم أيون يمكن أن يسبب تدهور الأداء، وحتى تؤدي إلى بطاريات ليثيوم أيون لا يمكن استخدامها، ولكن سوف تؤدي إلى انخفاض درجة الحرارة التشعبات يثيوم قابلة للشحن، من أجل تحسين أداء منخفض درجة حرارة بطاريات ليثيوم أيون، فإن جميع الباحثين مجموعة من التدابير، مثل التكنولوجيا بالكهرباء غير متبلور مارتا كاسبرزيك آخرون جامعة وارسو للتكنولوجيا، الذي اقترح استخدام الحل كهربائيا إلى درجة حرارة -60 درجة.] C في التوسع، اقترح إيثيل بالكهرباء شنغهاي جامعة أستاذ شيا ياو المواد بطارية خاصة يتم تقليل درجة الحرارة أكثر إلى -75 درجة.] C، بالطبع، ليس كل الباحثين يركزون الاهتمام على دراسة بالكهرباء، قوانغ شنغ تشانغ وآخرون من جامعة ولاية بنسلفانيا لتصميم المدمج في بطارية النيكل ورقة ساخنة من البطارية -40 ℃ العودة إلى وضعها الطبيعي 112s الضرورة فقط، يزيد كثيرا من سهولة استخدام بطارية الليثيوم أيون منخفضة.
تعزيز حرج انخفاض في درجات الحرارة من بطاريات ليثيوم أيون التي تعزز أداء بالكهرباء درجات الحرارة المنخفضة، التقليدية التجاري بطارية ليثيوم أيون بالكهرباء الزيادة السريعة في اللزوجة في درجات حرارة منخفضة، وانخفاض حاد في التوصيل الكهربائي، لدينا التجاري بطارية ليثيوم أيون بالكهرباء LB303 المشترك على سبيل المثال، والموصلية الأيونية في درجة حرارة الغرفة حوالي 10mS / سم، في -40 درجة.] C، ومع ذلك، قطرات الموصلية بحدة إلى 0.02mS / سم، له تأثير خطير على أداء التفريغ درجة حرارة منخفضة من بطاريات ليثيوم أيون، وبالتالي بطارية ليثيوم أيون تحسين درجات الحرارة المنخفضة والمفتاح هو لتحسين أداء الأداء ودرجة حرارة منخفضة من بالكهرباء.
كيفية تحسين أداء منخفض درجة حرارة بطارية ليثيوم أيون بالكهرباء، وجامعة ويسكونسن ميلووكي جاناك Kafle أننا لسنا في حاجة لإضافة إضافات خاصة في المنحل بالكهرباء، وبمجرد تعديل نسبة حل بالكهرباء، والحل بالكهرباء يمكن أن تحسن بشكل كبير انخفاض في درجات الحرارة. دراسات جاناك Kafle تظهر دوري المذيبات القائم على كربونات قد يقلل من انخفاض درجة حرارة خصائص بالكهرباء، ومذيب ممكن لتحسين أداء درجات الحرارة المنخفضة خطية من بالكهرباء.
نعرض أدناه يبين بعض التركيب الجزيئي مشترك من المذيب، وبطارية ليثيوم أيون وبعض المؤشرات الفيزيائية والكيميائية الأساسية، يمكننا أن نرى من هذا الرقم المذيبات شيوعا هو هيكل دوري EC، EC يمكن أن تساعد في تشكيل الاستقرار أفضل من القطب الموجب SEI الفيلم، لذلك نحن نريد أن إضافة المزيد من EC حل كهربائيا، إلا أن خصائص نقطة انصهار عالية من EC (38 ℃) واللزوجة العالية يؤدي إلى الموصلية المنخفضة في درجة حرارة منخفضة عند اضاف بالكهرباء المفرطة EC، آثار بالكهرباء أداء درجات الحرارة المنخفضة. المذيبات الخطي، على سبيل المثال DMC، EMC، وما إلى ذلك وجود اللزوجة المنخفضة نسبيا والاستقرار الكهروكيميائية جيدة، وبالتالي من أجل تحسين أداء منخفض درجة حرارة بالكهرباء بطارية ليثيوم أيون، ونحن عادة استخدام مجموعة متنوعة من المذيبات مختلطة طريقة لتحسين أداء منخفض درجة حرارة بالكهرباء، على سبيل المثال، الولايات المتحدة الدفع النفاث مختبر MC الذكية مثل طريق تحسين نسبة المذيب بالكهرباء، والتوسع في استخدام الفضاء للمورد الطاقة SAFT DD بطاريات حجم (9AH) إلى درجة حرارة تتراوح من -50-40 ° C (-40 درجة مئوية ، لا تزال الطاقة المحددة لـ C / 10 تصل إلى 95Wh / kg) ، بحيث يمكنها تلبية احتياجات أداء مهام استكشاف المريخ.
لدراسة تأثير المذيبات المختلفة في نسبة من خصائص درجة حرارة منخفضة من الحل كهربائيا، جامعة ويسكونسن، تصميم ميلووكي جاناك Kafle من تركيبات مختلفة من الحل الكهربائي (كما هو موضح في الجدول التالي، اختبار بطاريات القطب السالب NCM111 (0.93mAh / CM2) إيجابي القطب / الجرافيت خلية زر، ونظام الاختبار هو 25 ℃، 1C بعد الشحن الكامل، عند درجة حرارة منخفضة ل2H، بحيث يصل تفريغ البطارية الحرارية 5C التوازن)، من نتائج الاختبار، والقدرة على التصريف درجات الحرارة المنخفضة للبطارية تعتمد على نسبة المذيب من الحل الكهربائي، عندما تتجاوز نسبة المذيب الدوراني 40٪ ، يتم تقليل قدرة تفريغ الإلكتروليت عند درجة حرارة منخفضة بشكل كبير.
ويوضح الشكل التالي نسبة بالإضافة المختلفة القدرة على التصريف EC البطارية بالكهرباء في درجات حرارة منخفضة، ويمكننا رؤيتها بوضوح جدا من هذا الرقم، والقدرة على التصريف من البطارية عند درجة حرارة منخفضة مع زيادة نسبة إضافة المذيبات دوري كبير EC مخفضة.
ويوضح الشكل التالي تأثير نسبة سلاسل قصيرة من المذيبات المختلفة للطاقة التفريغ درجات الحرارة المنخفضة للخلية (في كافة مراحل التجربة نظرا لنسبة إضافة EC صغيرة، 20-30٪ فقط، تأثير ضئيل جدا على أداء البطارية من EC درجة حرارة منخفضة، وتصريف في الدراسة معًا ، يمكننا ملاحظة أنه مع زيادة مذيب السلسلة القصيرة ، زادت سعة تصريف البطارية منخفضة الحرارة بشكل كبير ، وهذا لا يلبي فعليًا فهمنا التقليدي ، لأن DMC و EC عندما يذوب نقطة 3 ℃ و 38 ℃، لا يقلل كثيرا من درجة انصهار الحل كهربائيا، مما يشير إلى أنه يجب أن يكون هناك عوامل أخرى تؤثر على أداء درجات الحرارة المنخفضة من بالكهرباء.
من أجل تحليل العوامل الرئيسية التي تؤثر على أداء الإلكتروليت في درجات الحرارة المنخفضة ، نحتاج إلى العودة إلى الجدول الأول من هذه الورقة ، ونلاحظ أن الإلكتروليت 11 # يمكن أن يفرز حوالي 80٪ من الإلكتروليت 12 # عند -20 درجة مئوية. والفرق الوحيد بين الإلكتروليتين هو أن إضافة 2٪ VC مضافة إلى إلكتروليت 12 # ، في حين أن 2٪ VC المضافة لا تغير بشكل كبير التوصيل الكهربائي ، والأهم من ذلك ، ستخضع بعض الـ VCs لعملية تحلل اختزالية خلال تكوين الخلية ، لذلك يمكننا أن نستنتج أن العامل الرئيسي الذي يؤدي إلى أداء أفضل في درجة حرارة 12 # electrolyte هو تشكيل فيلم SEI أفضل.
يقارن الجدول أدناه نسب العناصر C و O و F و P في أفلام SEI المتكونة بالكهرباء 9 و 10 و 12. من الجدول ، يمكننا ملاحظة أن أكبر فرق بين هذه الأفلام المختلفة من SEI هو F. العنصر ، محتوى عنصر F في فيلم SEI المتكون في electrolyte 9 # هو حوالي 70٪ ، في حين أن محتوى عنصر F في الفيلم SEI المتكون في المنحل بالكهرباء 10 # و 12 # هو 10٪ و 16٪ فقط ، ونحن من المعروف أن المزيد من LiF يعني مقاومة نشر Li + أصغر وبالتالي أداء أداء أفضل.
نجد أن التحليل الوارد أعلاه، كان التركيز درجات الحرارة المتناقضة والمنخفضة من الحل الكهربائي، ونقل إلى تكوين القطب السالب على الفيلم SEI بطاريات SEI فيلم يثيوم أيون أثناء عملية التحويل الكيميائي، المكون بالكهرباء متحللة تحت سطح القطب السالب مما أدى بنية مسامية. المسامية والكثافة من الفيلم SEI له تأثير كبير على أداء البطارية، والمسامية من القطب السالب عالية جدا لمنع مزيد من ردود الفعل في السطح حل كهربائيا، وسوف كثافة تكون مرتفعة للغاية لإنتاج انتشار كبير من لي + التي العرقلة. ويبين الجدول التالي مقاومة للفيلم SEI تتكون من عدة الشوارد مختلفة في 25 درجة.] C و -20 ℃ نتائج مناسبة مختلفة، ونحن نلاحظ من الجدول عند انخفاض درجة الحرارة روبية أوم مقاومة الاختلاف صغيرة نسبيا، و لى + في SEI فيلم نشر المقاومة R وكبير جدا الصرف تهمة Rcte تغيير مقاومة يحدث، مشيرا إلى أن الموصلية انخفاض بالكهرباء أيون لا أحد الأسباب الرئيسية لانخفاض في درجات الحرارة المنخفضة للبطارية، والعوامل الرئيسية الحقيقية تقلل من أداء درجات الحرارة المنخفضة للبطارية في انتشار واجهة وزيادات المعاوقة الصرف تهمة.
من السهل أن نرى من خلال التحليل الوارد أعلاه، تأثير الحل الكهربائي وانخفاض في درجات الحرارة من بطارية ليثيوم أيون منخفض وليس رئيسيا يتصور، وتكوين القطب السالب وبنية الفيلم SEI هو أكثر أهمية بكثير بالنسبة للتأثير انخفاض أداء البطارية في درجة الحرارة، وحسن الفيلم SEI يجب أن تحتوي على أكثر الليثيوم، لي + نشر وذلك لتقليل مقاومة في الفيلم SEI. أعم مذيب الخطي، وDMC وEMC على سبيل المثال، المذيبات أقل دوري، يمكن أن تحسن بشكل فعال EC على سبيل المثال إن أداء بطاريات الليثيوم أيون منخفض الحرارة ، ولكن من أجل تشكيل فيلم SEI أكثر استقرارًا ، ما زلنا بحاجة إلى إضافة كمية صغيرة من EC و PC.
