باتری های لیتیوم یون به عنوان یکی از باتری های ذخیره سازی انرژی شیمیایی موفق ترین، رد پای خود را نه تنها در سراسر مصرف کننده محصولات الکترونیکی، بلکه برای گسترش خاک برای شکستن را در زمینه وسایل نقلیه الکتریکی، اما چنین عملکرد عالی از باتری های لیتیوم یون، اما پس از آن بسیار حساس به درجه حرارت، درجه حرارت پایین باتری یون لیتیوم می توانید تخریب عملکرد شود و حتی به باتری های لیتیوم یون منجر نمی توان استفاده کرد، اما در یک دمای پایین دندریت لیتیوم قابل شارژ خواهد شد، به منظور بهبود عملکرد در دمای پایین از باتری های لیتیوم یون، تمام محققان انواع اقدامات، مانند تکنولوژی الکترولیت آمورف مارتا کسپرزیک و همکاران دانشگاه ورشو فناوری، که با استفاده از راه حل های الکترولیتی به درجه حرارت از -60 درجه ارائه شده است.] C به گسترش است، گروه اتیل الکترولیت شانگهای استاد دانشگاه XIA یائو پیشنهاد باتری مواد خاص درجه حرارت است که بیشتر به -75 درجه کاهش می یابد.] C، البته، نه همه محققان تمرکز توجه بر مطالعه الکترولیت، Guangsheng ژانگ و همکاران دانشگاه AL پنسیلوانیا برای طراحی یک ساخته شده در باتری نیکل ورق گرم از باتری -40 ℃ این تنها 112 ثانیه طول می کشد تا به دمای طبیعی بازگردد، که به راحتی با استفاده از باتری های لیتیوم یون در دمای پایین بسیار بهبود می یابد.
افزایش عملکرد حیاتی در دمای پایین از باتری یون لیتیوم است که بهبود عملکرد الکترولیت در دمای پایین، معمولی تجاری باتری لیتیوم یون الکترولیت افزایش سریع ویسکوزیته در دماهای پایین، کاهش شدید در هدایت الکتریکی، ما یک تجاری یون لیتیوم LB303 الکترولیت باتری مشترک به عنوان مثال، هدایت یونی در دمای اتاق حدود 10ms در / سانتی متر، در -40 درجه.] C، با این حال، هدایت به شدت قطره به 0.02mS / سانتی متر، یک تاثیر جدی بر عملکرد تخلیه در دمای پایین از باتری های لیتیوم یون، باتری های لیتیوم یون در نتیجه بهبود درجه حرارت پایین و کلید عملکرد به منظور بهبود عملکرد پایین الکترولیت است.
چگونه به منظور بهبود عملکرد در دمای پایین از الکترولیت باتری لیتیوم یون، دانشگاه ویسکانسین میلواکی JANAK Kafle که ما نیاز به اضافه کردن مواد افزودنی ویژه در الکترولیت، صرفا با تنظیم نسبت محلول الکترولیت، محلول الکترولیت می توانید میزان قابل توجهی بهبود عملکرد در دمای پایین. مطالعات JANAK Kafle نشان چرخه ای مبتنی بر حلال کربنات ممکن است خواص در دمای پایین از الکترولیت کاهش می دهد، و حلال ممکن است برای بهبود عملکرد در دمای پایین خطی از الکترولیت.
ما نشان می دهد در زیر برخی از ساختار مولکولی مشترک از حلال، باتری لیتیوم یون و برخی از شاخص های فیزیکی و شیمیایی اساسی را نشان می دهد، ما می توانیم از شکل مشاهده می کنید یک حلال مشترک یک ساختار حلقوی EC، EC می تواند کمک به تشکیل یک ثبات بهتر از آند است فیلم SEI، بنابراین ما می خواهیم به اضافه کردن برخی بیشتر EC محلول الکترولیت، اما ویژگی های یک نقطه ذوب بالا از EC (38 ℃) و با غلظت بالا در رسانایی کم در دمای پایین منجر خواهد شد زمانی که الکترولیت بیش از حد EC اضافه شده، اثر الکترولیت عملکرد در دمای پایین. حلال خطی، به عنوان مثال، DMC، EMC، و غیره داشتن یک ویسکوزیته نسبتا کم و ثبات الکتروشیمیایی خوب، و در نتیجه به منظور بهبود عملکرد در دمای پایین از الکترولیت باتری لیتیوم یون، ما معمولا استفاده از انواع حلال مخلوط راهی برای بهبود عملکرد در دمای پایین از الکترولیت، برای مثال، در ایالات متحده آزمایشگاه پیشرانه جت MC هوشمند مانند با بهینه سازی نسبت حلال الکترولیت، از استفاده از فضای منبع قدرت باتری اندازه SAFT DD (9AH) به محدوده دما از -50-40 گسترش ° C (-40 ° C، انرژی خاصی از C / 10 هنوز تا 95Wh / kg است)، و آن را قادر به رعایت الزامات انجام وظایف اکتشاف مریخ است.
به منظور بررسی اثر حلال های مختلف در نسبت کارکرد در دمای پایین از راه حل های الکترولیتی، دانشگاه ویسکانسین، طراحی میلواکی JANAK Kafle از فرمولاسیون های مختلف از راه حل های الکترولیتی (نشان داده شده در جدول زیر، باتری تست الکترود منفی NCM111 (0.93mAh / cm2 به) الکترود مثبت / گرافیت سلول دکمه، سیستم تست 25 ℃ پس از شارژ کامل است، 1C، در یک دمای پایین برای 2H، به طوری که تخلیه باتری می رسد 5C تعادل گرمایی)، از نتایج آزمون، ظرفیت تخلیه در دمای پایین از باتری وابسته به نسبت حلال از راه حل های الکترولیتی است، هنگامی که نسبت حلال چرخه بیش از 40٪، ظرفیت تخلیه الکترولیت در دمای پایین به طور قابل توجهی کاهش می یابد.
شکل زیر نشان می دهد که نسبت علاوه بر ظرفیت تخلیه EC باتری الکترولیت مختلف در دماهای پایین، ما بسیار به وضوح می توانید از شکل، ظرفیت تخلیه باتری در دمای پایین با افزایش نسبت علاوه بر این از چرخهای حلال به طور قابل توجهی EC دیده پایین تر
شکل زیر نشان می دهد تاثیر نسبت زنجیره های کوتاه از حلال های مختلف برای ظرفیت تخلیه در دمای پایین از سلول (در طول دوره آزمایش نسبت علاوه بر این از EC به دلیل کوچک، تنها 20-30٪، اثر بسیار کمی بر روی عملکرد باتری EC درجه حرارت کم است، این ترشحات با هم در بازرسی)، ما را می توان از شکل با افزایش زنجیره های کوتاه اشاره حلال، در دمای پایین ظرفیت تخلیه باتری بهبود قابل توجهی را نشان داد. این نمی کند در واقع درک عمومی ما از EC و DMC عنوان هنگام ذوب نقاط 3 ℃ و 38 ℃، به طور قابل توجهی کاهش نمی نقطه ذوب از راه حل های الکترولیتی، نشان می دهد که باید به عوامل دیگر موثر بر عملکرد در دمای پایین از الکترولیت وجود داشته باشد.
به منظور تجزیه و تحلیل عوامل کلید موثر بر عملکرد پایین الکترولیت، ما باید به اولین جدول این مقاله بازگردیم. توجه داشته باشید که الکترولیت 11 # تنها می تواند حدود 80 درصد از الکترولیت 12 # -20 ° C را تخلیه کند. تنها تفاوت بین دو الکترولیت، این است که افزودن VC 2٪ به الکترولیت 12 # اضافه می شود، در حالی که افزودن 2٪ VC به طور قابل توجهی هدایت الکتریکی را تغییر نمی دهد و مهمتر از همه، این بعضی از VC ها در طی تشکیل سلول تجزیه می شوند و بنابراین ما می توانیم نتیجه بگیریم که عامل کلیدی که منجر به عملکرد پایین تر از الکترولیت 12 # می شود تشکیل یک فیلم SEI بهتر است.
جدول زیر مقادیر عناصر C، O، F و P را در فیلم های SEI که در الکترولیت های 9، 10 و 12 تشکیل شده است مقایسه می کند. از جدول می توانیم خاطر نشان کنیم که بزرگترین تفاوت بین این فیلم های SEI متفاوت در F است عنصر، محتوای عنصر F در فیلم SEI که در الکترولیت 9 # تشکیل شده است حدود 70٪ است، در حالی که محتوای عنصر F در فیلم SEI در الکترولیت 10 # و 12 # تنها 10٪ و 16٪ است، و ما شناخته شده است که بیشتر LiF به معنی کاهش مقاومت لیتیوم + و در نتیجه عملکرد بهتر تخلیه است.
ما که تجزیه و تحلیل بالا، تمرکز دمای متناقض و کم از راه حل های الکترولیتی، بر روی فیلم SEI به ترکیب الکترود منفی منتقل شده است. باتری SEI فیلم لیتیوم یون در هنگام تبدیل شیمیایی، جزء الکترولیت تجزیه در سطح الکترود منفی نتیجه ساختار متخلخل. تخلخل و تراکم از فیلم SEI دارای اثر قابل توجهی بر روی عملکرد باتری، تخلخل از الکترود منفی بیش از حد بالا است برای جلوگیری از واکنش بیشتر در سطح محلول الکترولیتی، و تراکم خواهد بیش از حد بالا برای تولید انتشار قابل توجهی از لی + که در آن انسداد. جدول زیر امپدانس فیلم SEI تشکیل شده از چند الکترولیت های مختلف در 25 درجه را نشان می دهد.] C و -20 ℃ نتایج متفاوتی اتصالات، ما را از جدول زمانی که درجه حرارت کاهش می یابد روپیه اهم امپدانس تنوع توجه داشته باشید نسبتا کوچک است، و لی + در مقاومت R فیلم انتشار SEI و بسیار بزرگ ارز شارژ Rcte تغییر امپدانس رخ می دهد، نشان می دهد که یون الکترولیت هدایت کاهش از علل عمده کاهش عملکرد در دمای پایین از باتری نیست، عوامل کلیدی واقعی کاهش عملکرد در دمای پایین از باتری در امتداد تبادل رابط و شارژ افزایش می یابد.
آسان است برای دیدن توسط تجزیه و تحلیل بالا، نفوذ از راه حل های الکترولیتی و عملکرد در دمای پایین از باتری لیتیوم یون کم است و هیچ بزرگ تصور، ترکیب الکترود منفی و ساختار فیلم SEI، خوب برای اثر عملکرد باتری در دمای پایین بسیار مهم تر است فیلم SEI باید بیشتر از LiF داشته باشد، در نتیجه کاهش مقاومت لیپو پلاستیک در فیلم SEI را کاهش می دهد. به طور کلی، حلال های زنجیره ای بیشتر، مانند EMC و DMC، حلال های کمتر حلقوی مانند EC، می تواند به طور موثر بهبود یابد عملکرد پایین باتری های لیتیوم یون، اما به منظور ایجاد یک فیلم پایدار SEI، ما هنوز هم نیاز به اضافه کردن مقدار کمی از EC و PC.
