Lithium-Ionen-Batterien als eine der erfolgreichsten chemische Energiespeicherbatterie, ist seine Präsenz nicht nur alle über die Unterhaltungselektronik-Produkte, sondern auch um den Boden zu erweitern in den Bereich der Elektrofahrzeuge zu brechen, aber solche hervorragende Leistung von Lithium-Ionen-Batterien, aber dann sehr empfindlich auf Temperatur, niedrige Temperatur Lithium-Ionen-Batterie kann zu Leistungseinbußen führen und sogar zu Lithium-Ionen-Batterien können nicht verwendet werden, wird aber in einer niedrigen Temperatur wiederaufladbare Lithium-Dendriten, um führen zu Niedrigtemperaturleistung von Lithium-Ionen-Batterien zu verbessern, alle Forscher aus einer Vielzahl von Maßnahmen, wie amorphe Elektrolyttechnologie Marta Kasprzyk et Technische Universität Warschau, der die Verwendung der Elektrolytlösung auf eine Temperatur von -60 °.] C vorgeschlagen, Elektrolyt-Ethyl-Gruppe Shanghai University Professor XIA Yao vorgeschlagener Batterie spezielles Material erweitern Temperatur weiter auf -75 ° reduziert.] C, natürlich nicht alle Forscher Aufmerksamkeit konzentrieren sich auf Studie des Elektrolyten, Guangsheng Zhang et al University of Pennsylvania eine erhitzte Platte Batterie Ni aus dem -40 eingebaute Batterie zu entwerfen ℃ wieder normal nur notwendig, 112s, erhöht die Benutzerfreundlichkeit einer Lithium-Ionen-Akku ist leer.
Enhance kritische Leistung bei niedrigeren Temperaturen von Lithium-Ionen-Batterien, die die Leistung des Niedertemperaturelektrolyten, handelsüblichen Lithium-Ionen-Batterie-Elektrolyten schneller Zunahme der Viskosität bei niedrigeren Temperaturen, ein starken Rückgangs der elektrischen Leitfähigkeit zu verbessern, haben wir einen gemeinsamen Handel Lithium-Ionen-Batterie-Elektrolyten LB303 beispielsweise fällt die Ionenleitfähigkeit bei Raumtemperatur von etwa 10 mS / cm, bei -40 deg.] C jedoch Leitfähigkeit deutlich auf 0.02ms / cm, einem ernsten Einfluss auf der Niedertemperaturentladungsleistung von Lithium-Ionen-Batterien, Lithium-Ionen-Batterie damit die Niedertemperatur-verbessern der Schlüssel ist, um die Leistung der Niedertemperaturleistung des Elektrolyten zu verbessern.
Wie Niedrigtemperaturleistung der Lithium-Ionen-Batterie-Elektrolyten zu verbessern, die University of Wisconsin Milwaukee Janak Kafle, die wir brauchen keine speziellen Zusätze im Elektrolyten hinzuzufügen, lediglich durch das Verhältnis der Elektrolytlösung eingestellt wird, kann die Elektrolytlösung erheblich verbessert die Tieftemperaturleistung. Janak Kafle Studien zeigen cyclisches Carbonat basierendes Lösungsmittel Tieftemperatureigenschaften des Elektrolyten verringern kann, und das Lösungsmittel ist möglich, eine lineare Tieftemperaturverhalten des Elektrolyten zu verbessern.
Wir zeigen unten zeigt einige gemeinsame molekulare Struktur des Lösungsmittels, die Lithium-Ionen-Batterie und einigen grundlegenden physikalischen und chemischen Indikatoren, können wir aus der Figur sehen ein gemeinsames Lösungsmittel ist eine zyklische Struktur EC kann EG eine bessere Stabilität der Anode helfen bilden SEI-Film, so wollen wir mehr EC elektrolytische Lösung hinzuzufügen, aber die Eigenschaften eines hohen Schmelzpunktes von EC (38 ℃) und hohen Viskosität werden in geringer Leitfähigkeit bei niedriger Temperatur zur Folge hat, wenn der Elektrolyt übermßige EC hinzugefügt, Effekte des Elektrolyts die Tieftemperaturleistung. linear Lösungsmittel, z.B. DMC, EMC, usw. eine relativ niedrige Viskosität und eine gute elektrochemische Stabilität aufweisen, und daher, um Tieftemperaturleistung der Lithiumionen-Batterie-Elektrolyten zu verbessern, wir in der Regel eine Vielzahl von Lösungsmittelgemisch verwenden Art und Weise der Leistung bei niedriger Temperatur des Elektrolyten zu verbessern, beispielsweise US-Jet Propulsion Laboratory MC intelligentes wie durch das Verhältnis des Elektrolytlösungsmittels zu optimieren, wird die Nutzung des Raumes der Energieversorgers SAFT DD-Batterien (9 Ah) auf einen Temperaturbereich von -50-40 erweitern ° C (-40 ° C, die spezifische Energie von C / 10 ist immer noch bis zu 95Wh / kg), wodurch es in der Lage ist, die Anforderungen der Mars-Explorationsaufgaben zu erfüllen.
Um die Wirkung verschiedenen Lösungsmittel in dem Verhältnis der Niedrigtemperatureigenschaften der Elektrolytlösung zu studieren, University of Wisconsin, Milwaukee Janak Kafle Design verschiedener Formulierungen der Elektrolytlösung (in der folgenden Tabelle dargestellt, die negative Elektrode Testbatterien NCM111 (0.93mAh / cm 2) positiven Elektrode / Graphite Knopfzelle, ist das Testsystem 25 ℃, 1C nach dem vollständigen Ladung, bei einer niedrigen Temperatur für 2 Stunden, so dass die Batterieentladung thermisches Gleichgewicht 5C), aus den Testergebnissen erreicht, ist die Niedertemperatur-Entladungskapazität der Batterie auf dem Verhältnis des Lösungsmittels der Elektrolytlösung abhängt, Wenn der Anteil des zyklischen Lösungsmittels 40% übersteigt, wird die Entladekapazität des Elektrolyten bei einer niedrigen Temperatur signifikant verringert.
Die folgende Abbildung zeigt die verschiedene Zugabeverhältnis EC Elektrolytbatterie Entladekapazität bei niedrigeren Temperaturen, kann man sehr deutlich aus der Figur zu sehen ist, die Entladungskapazität der Batterie bei niedriger Temperatur mit zunehmendem Zugabeverhältnis eines zyklischen deutlich Solvent EC Niedriger.
Die folgende Abbildung zeigt den Einfluss des Anteils an kurzen Ketten verschiedenen Lösungsmittel für die Niedertemperaturentladungskapazität der Zelle (während des gesamten Experiments aufgrund der Zugabe Verhältnis von EC ist klein, nur 20 bis 30%, so wenig Einfluss auf der Batterieleistung von EC niedriger Temperatur, die Entlastung In der Studie zusammen können wir feststellen, dass mit der Zunahme von kurzkettigen Lösungsmittel die Niedertemperatur-Entladekapazität der Batterie deutlich gestiegen ist, was unserem herkömmlichen Verständnis, DMC und EC, nicht entspricht Der Schmelzpunkt von 3 ° C bzw. 38 ° C verringert den Schmelzpunkt des Elektrolyten nicht wesentlich, was darauf hinweist, dass es andere Faktoren geben muss, die die Tieftemperaturleistung des Elektrolyten beeinflussen.
Um die Schlüsselfaktoren, die die Tieftemperaturleistung des Elektrolyten beeinflussen, zu analysieren, müssen wir zu der ersten Tabelle dieses Papiers zurückkehren Wir bemerken, dass der Elektrolyt 11 # nur etwa 80% des Elektrolyten 12 # bei -20 ° C entladen kann. Der einzige Unterschied zwischen den beiden Elektrolyten besteht darin, dass dem Elektrolyt 12 # 2% VC-Additiv zugesetzt wird, während 2% VC-Additiv die Elektrolytleitfähigkeit und, was noch wichtiger ist, nicht signifikant verändert Einige der VCs werden während der Zellbildung eine reduktive Zersetzung erfahren, weshalb wir schließen können, dass der Schlüsselfaktor, der zu einer besseren Tieftemperaturleistung des Elektrolyten 12 # führt, die Bildung eines besseren SEI-Films ist.
Die nachstehende Tabelle vergleicht die Anteile der C-, O-, F- und P-Elemente in den in den Elektrolyten 9, 10 und 12 gebildeten SEI-Filmen. Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass der größte Unterschied zwischen diesen verschiedenen SEI-Filmen in F besteht. Element, der Gehalt des F-Elements in dem in dem Elektrolyten 9 # gebildeten SEI-Film beträgt etwa 70%, während der F-Element-Gehalt in dem in dem Elektrolyten 10 # und 12 # gebildeten SEI-Film nur 10% und 16% beträgt Es ist bekannt, dass mehr LiF einen kleineren Li + Diffusionswiderstand und daher eine bessere Entladungsleistung bedeutet.
Wir finden, dass die obige Analyse, der Fokus widersprüchlich und niedrige Temperatur der Elektrolytlösung wurde, auf die negative Elektrodenzusammensetzung auf den Film SEI übertragen. SEI-Film Lithiumionen-Batterien während der chemischen Umwandlung, die Elektrolytkomponente an der negativen Elektrodenoberfläche zu zersetzen poröse Struktur ergibt. die Porosität und die Dichte des SEI-Films einen signifikanten Einfluss auf der Leistung der Batterie aufweist, ist die Porosität der negativen Elektrode zu hoch weiterer Reaktion in der Elektrolytlösungsoberfläche zu verhindern und um die Dichte zu hoch wird signifikante Diffusion von Li + zu erzeugen, in dem Die folgende Tabelle zeigt die Impedanzanpassungsergebnisse verschiedenerelektrolytgeformter SEI-Filme bei 25 ° C und -20 ° C. Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass sich der ohmsche Widerstand Rs relativ langsam ändert, wenn die Temperatur abnimmt, und Li + in der SEI-Film Diffusionswiderstand R und eine sehr großer Ladungsaustausch Änderung RCTE Impedanz auftreten, die anzeigt, dass die Elektrolyt der Ionenleitfähigkeit Abnahme nicht eine Hauptursache der reduzierten Leistung bei niedriger Temperatur der Batterie, die eigentlichen Schlüssel Faktoren, die die Tieftemperaturleistung der Batterie verringern In der Schnittstelle erhöht sich die Diffusions- und Ladungswechselimpedanz.
Einfach durch die obige Analyse zu sehen, ist der Einfluss der Elektrolytlösung und Tieftemperaturleistung der Batterie Lithiumionen gering ist und keine größere gedacht, gut die negative Elektrode Zusammensetzung und Struktur des SEI-Films ist viel wichtiger für die Wirkung der niedrigen Temperatur der Batterieleistung, Der SEI-Film sollte mehr LiF enthalten, wodurch der Diffusionswiderstand von Li + in dem SEI-Film verringert wird Im Allgemeinen können mehr Kettenlösungsmittel, wie EMC und DMC, weniger zyklische Lösungsmittel, wie EC, wirksam verbessert werden Die Tieftemperaturleistung von Lithium-Ionen-Batterien, aber um einen stabileren SEI-Film zu bilden, müssen wir noch eine kleine Menge an EC und PC hinzufügen.
