Les batteries lithium-ion, qui comptent parmi les batteries d'accumulateurs d'énergie les plus performantes au monde, ne sont pas seulement utilisées dans les produits électroniques grand public, mais aussi dans le domaine des véhicules électriques, mais elles sont très sensibles à la température et aux basses températures. batterie lithium-ion peut provoquer une dégradation des performances, et même conduire à des batteries au lithium-ion ne peut pas être utilisé, mais se traduira par une dendrites de lithium rechargeables à basse température, afin d'améliorer les performances à basse température des batteries lithium-ion, tous les chercheurs ont fait une série de mesures, telles que la technologie électrolytique amorphe Marta Kasprzyk et Université de technologie de Varsovie, qui a proposé l'utilisation de la solution électrolytique à une température de -60 °.] C pour développer, électrolyte groupe éthyle Université Shanghai professeur XIA batterie Yao a proposé du matériel spécial La température d'utilisation est encore réduite à -75 ° C. Bien sûr, tous les chercheurs n'ont pas focalisé leur attention sur l'électrolyte: Guangsheng Zhang et autres de l'Université de Pennsylvanie ont conçu une batterie avec un réchauffeur de Ni intégré. Il ne faut que 112 secondes pour revenir à la température normale, ce qui améliore grandement la commodité d'utilisation des batteries lithium-ion à basse température.
Amélioration de la performance à basse température critique de batteries lithium-ion qui améliorent les performances de l'électrolyte à basse température, l'électrolyte de la batterie au lithium-ion commercial classique augmentation rapide de la viscosité à basse température, une forte baisse de la conductivité électrique, nous avons un électrolyte de la batterie lithium-ion commerciale commune LB303 par exemple, la conductivité ionique à la température ambiante d'environ 10mS / cm, à -40 deg.] C, cependant, la conductivité diminue fortement à 0,02ms / cm, de graves répercussions sur la performance de décharge à basse température des batteries au lithium-ion, batteries lithium-ion améliorer ainsi la basse température La clé de la performance est d'améliorer les performances à basse température de l'électrolyte.
Comment améliorer les performances à basse température de l'électrolyte de la batterie lithium-ion, l'Université du Wisconsin Milwaukee Janak Kafle que nous ne avons pas besoin d'ajouter des additifs spéciaux dans l'électrolyte, simplement en ajustant le rapport de la solution d'électrolyte, la solution d'électrolyte peut améliorer considérablement la performance à basse température. les études montrent Janâk Kafle solvant à base de carbonate cyclique peut réduire les propriétés à basse température de l'électrolyte et le solvant est possible d'améliorer une performance linéaire à basse température de l'électrolyte.
Nous montrons ci-dessous présente une structure moléculaire commune du solvant, la batterie lithium-ion et certains indicateurs physiques et chimiques de base, nous pouvons voir sur la figure un solvant commun est une structure cyclique CE, CE peut aider à former une meilleure stabilité de l'anode le film SEI, donc nous voulons ajouter un peu plus CE solution électrolytique, mais les caractéristiques d'un point de fusion élevé de la CE (38 ℃) et viscosité élevée entraîne une faible conductivité à basse température lorsque l'électrolyte excessive CE ajouté, Effets d'électrolyte la performance à basse température. de solvant linéaire, par exemple DMC, EMC, etc., ayant une viscosité relativement faible et une bonne stabilité électrochimique, et par conséquent, afin d'améliorer la performance à basse température de l'électrolyte de la batterie au lithium-ion, on utilise habituellement une variété de solvant mixte à titre d'amélioration de la performance à basse température de l'électrolyte, par exemple, le laboratoire de propulsion par jet U.S. MC intelligent comme en optimisant le rapport entre le solvant d'électrolyte, augmentera l'utilisation de l'espace du fournisseur de puissance SAFT piles DD (9Ah) à une plage de température de -50 à 40 ° C (-40 ° C, l'énergie spécifique de C / 10 est encore jusqu'à 95Wh / kg), ce qui lui permet de répondre aux exigences de l'exécution des tâches d'exploration de Mars.
Pour étudier l'effet de différents solvants dans le rapport des propriétés à basse température de la solution électrolytique, University of Wisconsin, Milwaukee Janâk Kafle conception de diverses formulations de la solution électrolytique (indiqués dans le tableau suivant, les piles de test d'électrode négative NCM111 (0.93mAh / cm2) d'électrode positive / Graphite pile bouton, le système de test est de 25 ℃, 1C après une pleine charge, à une basse température pendant 2 heures, de sorte que la décharge de la batterie atteint 5C à l'équilibre thermique), à partir des résultats d'essai, la capacité de décharge à basse température de la batterie dépend du rapport du solvant de la solution électrolytique, Lorsque la proportion du solvant cyclique dépasse 40%, la capacité de décharge de l'électrolyte à basse température est considérablement réduite.
La figure ci-dessous montre la capacité de décharge à basse température pour des batteries avec des proportions différentes d'électrolyte ajouté EC.De la figure, nous pouvons clairement observer que la capacité de décharge de la batterie à basse température est significative avec l'augmentation du rapport EC. Plus bas
La figure suivante montre l'influence de la proportion de chaînes courtes de différents solvants pour la capacité de décharge à basse température de la cellule (tout au long de l'expérience en raison du rapport d'addition des C'est faible, seulement 20 à 30%, si peu d'effet sur la performance de la batterie de CE basse température, la décharge Dans l'étude ensemble, nous pouvons noter qu'avec l'augmentation du solvant à chaîne courte, la capacité de décharge à basse température de la batterie a considérablement augmenté, ce qui ne correspond pas à notre compréhension conventionnelle, car DMC et EC Le point de fusion de 3 ° C et 38 ° C, respectivement, ne réduit pas significativement le point de fusion de l'électrolyte, indiquant qu'il doit y avoir d'autres facteurs qui affectent les performances à basse température de l'électrolyte.
Afin d'analyser les facteurs clés affectant la performance à basse température de l'électrolyte, nous devons revenir à la première table de ce papier.Nous notons que l'électrolyte 11 # peut seulement décharger environ 80% de l'électrolyte 12 # à -20 ° C. La seule différence entre les deux électrolytes est que l'additif VC 2% est ajouté à l'électrolyte 12 #, alors que l'additif VC 2% ne modifie pas significativement la conductivité de l'électrolyte, et plus important encore, cela Certains VCs subiront une décomposition réductrice pendant la formation des cellules, ce qui signifie que le facteur clé qui conduit à de meilleures performances à basse température de l'électrolyte 12 # est la formation d'un meilleur film SEI.
Le tableau ci-dessous compare les proportions des éléments C, O, F et P dans les films SEI formés dans les électrolytes 9, 10 et 12. D'après le tableau, on peut noter que la plus grande différence entre ces différents films SEI est F. Élément, le contenu de l'élément F dans le film SEI formé dans l'électrolyte 9 # est d'environ 70%, tandis que la teneur en élément F dans le film SEI formé dans l'électrolyte 10 # et 12 # est seulement de 10% et 16%, Il est connu que plus de LiF signifie une plus faible résistance à la diffusion Li + et donc une meilleure performance de décharge.
Nous constatons que l'analyse ci-dessus, l'accent a été mis température contradictoires et faible de la solution électrolytique, transféré à la composition d'électrode négative sur le film SEI. Batteries au lithium-ion de film SEI pendant la conversion chimique, le composant d'électrolyte se décomposant à la surface d'électrode négative résultant structure poreuse. la porosité et la densité du film SEI a un effet significatif sur la performance de la batterie, la porosité de l'électrode négative est trop élevée pour empêcher une réaction ultérieure dans la surface de la solution électrolytique, et la masse volumique est trop élevée pour produire une diffusion importante de Li + dans laquelle obstruction. le tableau suivant montre l'impédance du film SEI formé de plusieurs électrolytes différents à 25 deg.] C et -20 ℃ résultats différents de montage, on constate à partir de la table lorsque la température diminue la variation d'impédance Rs ohm est relativement faible, et li + de la résistance à la diffusion du film SEI R et un changement d'échange de charge très grande RCTE d'impédance se produit, ce qui indique que la diminution de la conductivité ionique de l'électrolyte et non une cause majeure de la performance à basse température réduite de la batterie, les véritables facteurs clés diminuer la performance à basse température de la batterie Dans la diffusion d'interface et l'impédance d'échange de charge augmente.
Facile à voir par l'analyse ci-dessus, l'influence de la solution électrolytique et de la performance à basse température de la batterie au lithium-ion est bas et pas majeur imaginé, la composition d'électrode négative et la structure du film SEI est beaucoup plus important pour l'effet de la performance de la batterie à basse température, bon le film SEI devrait contenir plus LiF, Li + diffusion de manière à réduire l'impédance dans le film SEI., plus généralement de solvant linéaire, le DMC et EMC, par exemple, des solvants moins cycliques, peuvent améliorer efficacement la CE, par exemple La performance à basse température des batteries lithium-ion, mais afin de former un film SEI plus stable, nous avons encore besoin d'ajouter une petite quantité de CE et de PC.
