最も成功した化学エネルギーの蓄電池の一つとして、リチウムイオン電池、その足跡は、すべての家電製品上ではなく、また、電気自動車の分野に侵入する土壌を拡大するが、そのような優れたリチウムイオン電池の性能のが、その後、温度に非常に敏感で、低温リチウムイオン電池は、パフォーマンスの低下を引き起こし、さらにはリチウムイオン電池につながることができます使用することはできませんが、低温充電式リチウムデンドライトになり、リチウムイオン電池の低温性能を向上させるためには、すべての研究者が対策の様々な作られた、など-60℃の温度への電解液の使用を提案しているアモルファス電解技術マルタKasprzykら技術のワルシャワ大学、。] C展開し、エチル基電解上海大学教授XIAヤオはバッテリー特殊な材料を提案しています温度をさらに-75℃まで低下している。] Cは、もちろん、すべての研究者は、電解質の研究に着目しているわけではない、ペンシルベニア州のGuangsheng Zhangら大学を設計するために、内蔵バッテリーからバッテリーニッケル加熱されたシート-40℃通常のみ必要112Sに戻って、大幅にリチウムイオン電池の使用の容易さが低い増加します。
低温電解質、低温での粘度が従来の市販のリチウムイオン電池用電解液の急速な増加、電気伝導度の急激な減少のパフォーマンスを向上させるリチウムイオン電池の重要な低温性能を強化し、我々は一般的な商業用リチウムイオン電池の電解質LB303を持っています例えば、-40℃で10ミリ秒/ cmで約室温でのイオン伝導率は、。] Cは、しかし、導電率は0.02mS / cmで、リチウムイオン電池は、このように低温を改善するリチウムイオン電池の低温放電特性に重大な影響を急激に低下しますキーは、電解質の低温性能のパフォーマンスを改善することです。
米国ミルウォーキー大学のJanus Kafleは、電解液に特殊な添加剤を加える必要がないと考えています。電解液の溶媒比を調整することで、電解液を大幅に改善することができます低温性能Janak Kafleの研究によれば、環状カーボネート溶媒は電解質の低温性能を低下させ、線状溶媒は電解質の低温性能を改善することができます。
次の図は、一般的なリチウムイオン電池の溶媒の分子構造と基本的な物理的および化学的パラメータを示しています。 SEI膜であるため、電解液にECを追加したいと考えていますが、ECの高い融点（38℃）と高い粘度特性により、ECを過剰に添加するとECの伝導率が低くなり過ぎて電解液に影響します。低温性能：DMC、EMCなどの線状溶媒は、粘度が低く、電気化学的安定性が良いため、リチウムイオン電池電解質の低温性能を向上させるために、通常、さまざまな溶媒混合物を使用しています。例えば、米国ジェット推進研究所のMC Smart社は、電解液溶媒比を最適化することにより、SAFTのDDサイズ電池（9Ah）の動作温度範囲を-50〜40に拡大しました。 °C（-40℃、C / 10の比エネルギーは依然として95Wh / kgまで）、火星探査作業の要件を満たすことができます。
電解液、ウィスコンシン大学、ミルウォーキーヤナークKafle以下の表に示されている電解液の様々な製剤の設計（負極試験電池NCM111（0.93mAh / cm 2）を正極/グラファイトの低温特性の比率で異なる溶媒の効果を研究しますボタン電池は、試験システムは、バッテリ放電）が熱平衡5Cに到達するように、試験結果から、電池の低温放電容量は、電解液の溶媒の比に依存して、2時間低温で、満充電後、1C 25℃であります環状溶媒の割合が40％を超えると、低温での電解液の放電容量が著しく低下する。
次の図は、環状の増加添加比率有意溶媒ECと、低温での電池の放電容量を低温で異なる添加比EC電解質電池の放電容量を示し、我々は非常にはっきり図からわかることができます低く
次の図は、唯一の20~30％、によるECの添加割合に実験を通して細胞の低温での放電容量（のための異なる溶媒の短鎖の割合の影響が小さいEC低温の電池性能、放電にので、ほとんど影響を示しますこの研究では、短鎖溶媒の増加に伴い、電池の低温放電容量が大幅に増加していますが、DMCとEC 3℃および38℃の融点は、電解質の融点を有意に低下させず、電解質の低温性能に影響を及ぼす他の因子が存在しなければならないことを示している。
電解液11＃は-20℃で電解液12＃の約80％しか排出できないことに注意してください。 2つの電解質の唯一の違いは、2％のVC添加剤が電解質12＃に添加され、2％のVC添加剤は電解質の導電率を有意に変化させないことであり、より重要なことは、 VCの中には、セル形成中に還元分解を起こすものがあるため、電解質12＃の低温性能を向上させる主要因がより良いSEI膜の形成であると推測できます。
下記の表は、電解質9,10および12で形成されたSEIフィルム中のC、O、FおよびP元素の割合を比較している。表から、これらの異なるSEIフィルムの間の最大の差異はFであることに気付くことができる。電解質9♯に形成されたSEI膜のF元素の含有率は約70％であり、電解質10♯および12♯で形成されたSEI膜のF元素の含有率は10％および16％であり、 LiFが多いほど、Li +拡散抵抗が小さくなり、放電性能が向上することが知られている。
我々は、上記の分析は、焦点がSEI膜上に負電極組成物に移し、電解液の矛盾と低温となっていることを見つける。SEI膜のリチウムイオン電池を化成中、電解質成分は、負極表面で分解します多孔質構造を得られる。SEI膜の空隙率および密度は、電池の性能に大きな影響を与え、負極の空隙率は電解液面のさらなる反応を防止するためには高すぎる、及び密度は、Li +の有意な拡散を生成するには高すぎるされるであろう閉塞。次の表は、25℃で、いくつかの異なる電解質で形成されたSEI膜のインピーダンスを示す。] C及び-20℃異なるフィッティングの結果、我々はテーブルから注意温度が低下したときのRオームのインピーダンス変化が比較的小さく、且つリチウムのSEI膜の拡散抵抗Rに+と非常に大きな電荷交換RCTEインピーダンス変化が発生し、電解質のイオン伝導度が低下しないバッテリの低下低温性能の主な原因であることを示す、実際の重要な要因は、電池の低温性能を低下させます界面では拡散と電荷交換が増加します。
上記の分析で見やすい、リチウムイオン電池の電解液と低温性能の影響は低く、SEIフィルムの重大な想像、負極組成と構造は、良好な低温電池性能の影響のためにはるかに重要ではありませんSEI膜におけるインピーダンスを低減するようにSEI膜がよりLiFとのLi +の拡散を含むべきである。より一般的に線形の溶媒を、DMCとEMCは、例えば、以下の環状溶媒、有効ECを向上させることができ、例えばリチウムイオン電池の低温性能、優れた安定したSEI膜を形成するために、我々は、ECとPCの少量を追加する必要があります。
