baterias de lítio como parte de uma bateria de armazenamento de energia químico mais bem sucedidos, a sua presença não é única em todo os produtos electrónicos de consumo, mas também para expandir o solo para invadir o campo de veículos eléctricos, mas tal excelente desempenho de baterias de lítio, mas, em seguida, muito sensível à temperatura, baixa temperatura bateria de lítio pode causar a degradação do desempenho, e mesmo levar a baterias de lítio não pode ser usada, mas vai resultar em uma baixa temperatura dendritos recarregáveis de lítio, de modo a melhorar o desempenho de temperatura baixa de baterias de lítio, todos os pesquisadores feita uma variedade de medidas, tais como tecnologia electrólito amorfo Marta Kasprzyk et Warsaw University of tecnologia, que propôs a utilização da solução electrolitica para uma temperatura de -60 ° C.] C para expandir, grupo etilo electrólito Xangai Universidade Professor XIA Yao proposto material especial bateria temperatura é ainda mais reduzida para -75 ° C.] C, é claro, não todos os pesquisadores estão concentrar a atenção em estudo do electrólito, Guangsheng Zhang et al Universidade da Pensilvânia para conceber uma bateria de Ni folha aquecida a partir da bateria -40 ℃ Leva apenas 112 segundos para retornar à temperatura normal, o que melhora muito a conveniência de usar baterias de íons de lítio em baixas temperaturas.
Melhorar o desempenho a baixa temperatura crítica de baterias de iões de lítio que melhoram o desempenho de electrólito de baixa temperatura, aumento rápido comercial de iões de lítio bateria electrólito convencional de viscosidade a baixas temperaturas, um declínio acentuado da condutividade eléctrica, que tem uma de iões de lítio electrólito bateria LB303 comercial comum por exemplo, a conductividade iónica à temperatura ambiente de cerca de 10 mS / cm, à temperatura de -40 ° C.] C, no entanto, a condutividade diminui acentuadamente para 0.02mS / cm, um impacto grave no desempenho da descarga de baixa temperatura de baterias de lítio, baterias de iões de lítio melhorar, assim, a baixa temperatura A chave para o desempenho é melhorar o desempenho de baixa temperatura do eletrólito.
Como melhorar o desempenho de baixa temperatura dos eletrólitos da bateria de íons de lítio, Janak Kafle, da Universidade de Wisconsin Milwaukee, EUA, acredita que não é necessário adicionar aditivos especiais no eletrólito Ao ajustar a proporção de solvente eletrolítico, podemos melhorar significativamente o eletrólito baixo desempenho de temperatura. Janak estudos mostram Kafle solvente à base de carbonato cíclico podem reduzir as propriedades de baixa temperatura do electrólito, e o solvente é possível melhorar um desempenho a baixa temperatura linear do electrólito.
Nós mostramos abaixo mostra alguns estrutura molecular comum do solvente, a bateria de lítio e alguns indicadores físicos e químicos de base, que pode ver a partir da figura um solvente comum é uma estrutura cíclica CE, CE pode ajudar a formar uma melhor estabilidade do ânodo película SEI, portanto, deseja adicionar mais algum solução electrolítica CE, mas as características de um ponto de fusão elevado de EC (38 ℃) e alta viscosidade irá resultar em baixa condutividade a baixa temperatura quando o electrólito excessivo CE adicionado, Efeitos de electrólito o desempenho de temperatura baixa. solvente linear, por exemplo DMC, EMC, etc, com uma viscosidade relativamente baixa e boa estabilidade electroquica, e, por conseguinte, a fim de melhorar o desempenho de baixa temperatura do electrólito de baterias de iões de lítio, que geralmente utilizam uma variedade de solvente misto maneira de melhorar o desempenho de temperatura baixa do electrólito, por exemplo, EUA laboratório de propulsão a jacto MC inteligente como optimizando a razão entre o solvente electrito, irá expandir-se a utilização do espaço do fornecedor de energia pilhas tamanho SAFT DD (9AH) para um intervalo de temperatura de -50-40 ℃ (-40 ℃, energia C / 10 específico é ainda até 95Wh / kg), de modo que é possível para satisfazer as necessidades de realização de missão Marte.
Para estudar o efeito de diferentes solventes na proporção das propriedades a baixa temperatura da solução electrolítica, Universidade de Wisconsin, design Milwaukee Janak Kafle de várias formulações da solução electrolítica (mostrados na tabela a seguir, baterias de teste de eléctrodo negativo NCM111 (0.93mAh / cm2) positivo eléctrodo / grafite botão célula, o sistema de teste é de 25 ℃, 1C após a carga completa, a uma temperatura baixa durante 2 horas, de modo a que a descarga da bateria atinge 5C equilíbrio térmico), a partir dos resultados de teste, a capacidade de descarga de baixa temperatura da bateria depende da razão entre o solvente da solução electrolítica, Quando a proporção do solvente cíclico excede 40%, a capacidade de descarga do eletrólito a uma temperatura baixa é significativamente reduzida.
A figura seguinte mostra a relação de adição de capacidade de descarga da bateria electrólito CE diferente a temperaturas baixas, que pode muito claramente visto a partir da figura, a capacidade de descarga da bateria a baixa temperatura com o aumento da razão de adição de um solvente cíclico significativamente CE Abaixe.
A figura seguinte mostra a influência da proporção de cadeias curtas de diferentes solventes para a capacidade de descarga de baixa temperatura da célula (ao longo da experiência, devido à razão de adição de CE é pequeno, apenas 20-30%, de modo pouco efeito sobre o desempenho da bateria de CE temperatura baixa, a descarga No estudo em conjunto, podemos notar que, com o aumento do solvente de cadeia curta, a capacidade de descarga a baixa temperatura da bateria aumentou significativamente, o que não atende ao nosso entendimento convencional, porque DMC e EC quando pontos de fusão 3 ℃ e 38 ℃, não diminui significativamente o ponto de fusão da solução electrolítica, sugerindo que deve existir outros factores que afectam o desempenho de baixa temperatura do electrólito.
A fim de analisar os principais fatores que afetam o desempenho de baixa temperatura do eletrólito, precisamos retornar à primeira tabela deste artigo.Observamos que o eletrólito 11 # só pode descarregar cerca de 80% do eletrólito 12 # a -20 ° C. A única diferença entre os dois eletrólitos é que 2% VC aditivo é adicionado ao eletrólito 12 #, enquanto 2% VC aditivo não altera significativamente a condutividade do eletrólito, e mais importante, este Alguns dos VCs sofrerão decomposição redutiva durante a formação das células, portanto, podemos inferir que o fator chave que leva a um melhor desempenho de baixa temperatura do eletrólito 12 # é a formação de um melhor filme de SEI.
A tabela abaixo compara as proporções dos elementos C, O, F e P nos filmes SEI formados nos eletrólitos 9, 10 e 12. A partir da tabela, podemos notar que a maior diferença entre esses diferentes filmes SEI está em F. Elemento, o conteúdo do elemento F no filme SEI formado no eletrólito 9 # é de cerca de 70%, enquanto o conteúdo do elemento F no filme SEI formado no eletrólito 10 # e 12 # é de apenas 10% e 16%, e nós Sabe-se que mais LiF significa menor resistência à difusão de Li + e, portanto, melhor desempenho de descarga.
Nós descobrimos que a análise acima, o foco tem sido temperatura contraditórias e baixa da solução electrolítica, transferido para a composição do eléctrodo negativo sobre a película SEI. Baterias de iões de SEI filme de lítio durante a conversão química, o componente electrólito decomposição na superfície de eléctrodo negativo resultante estrutura porosa. a porosidade e densidade do filme SEI tem um efeito significativo no desempenho da bateria, a porosidade do eléctrodo negativo é demasiado elevado para evitar uma maior reacção na superfície solução electrolítica, e a densidade será demasiado elevada para produzir difusão significativa de Li + em que obstrução. a tabela a seguir mostra a impedância da película SEI formado de vários electrólitos diferentes, a 25 °.] C e -20 ℃ resultados de montagem diferentes, nota-se a partir da tabela, quando a temperatura é diminuída Rs ohm variação de impedância é relativamente pequeno, e Li + no SEI difusão filme resistência R e de um muito grande permuta de carga mudança de impedância RCTE ocorre, o que indica que a condutividade diminuição electrólito iões não uma causa principal da redução do desempenho a baixa temperatura da bateria, os factores principais reais diminuir o desempenho de baixa temperatura da bateria Na difusão de interface e impedância de troca de carga aumenta.
Fácil de ver pela análise anterior, a influência da solução electrolítica e desempenho a baixa temperatura da bateria de lítio é baixa e não é importante, a composição do eléctrodo negativo imaginado e estrutura do filme SEI é muito mais importante para o efeito de baixo desempenho da bateria temperatura, boa o filme SEI deve conter mais de LiF, Li + difusão de modo a reduzir a impedância no filme SEI. solvente mais geralmente linear, o DMC e EMC, por exemplo, solventes menos cíclicos, pode eficazmente melhorar a CE e.g. O desempenho de baixa temperatura das baterias de íons de lítio, mas para formar um filme SEI mais estável, ainda precisamos adicionar uma pequena quantidade de EC e PC.
