Las baterías de litio como una de la batería de almacenamiento de energía química de mayor éxito, su huella no sólo es todo lo largo de los productos electrónicos de consumo, sino también para ampliar el suelo para entrar en el campo de los vehículos eléctricos, pero tan excelente rendimiento de las baterías de iones de litio, pero luego muy sensible a la temperatura, baja temperatura batería de iones de litio puede causar degradación del rendimiento, e incluso conducir a las baterías de iones de litio no se puede utilizar, pero dará lugar a una baja temperatura dendritas de litio recargables, con el fin de mejorar el rendimiento a baja temperatura de las baterías de iones de litio, todos los investigadores realizaron una serie de medidas, tales como tecnología electrolito amorfo Marta Kasprzyk et Universidad Tecnológica de Varsovia, que propuso la utilización de la solución electrolítica a una temperatura de -60 ° C.] C para expandir, un grupo etilo electrolito Shanghai profesor de la Universidad XIA Yao propusieron batería material especial la temperatura se reduce aún más a -75 ºC.] C, por supuesto, no todos los investigadores están centrando su atención en el estudio del electrolito, Guangsheng Zhang et al Universidad de Pennsylvania para diseñar una batería incorporada Ni lámina caliente de la batería -40 ℃ Solo demora 112 segundos para volver a la temperatura normal, lo que mejora en gran medida la comodidad de usar baterías de iones de litio a bajas temperaturas.
Mejorar el rendimiento de baja temperatura crítica de las baterías de iones de litio que mejoran el rendimiento de electrolito a baja temperatura, rápido aumento comercial batería de iones de litio de electrolito convencional en la viscosidad a bajas temperaturas, una fuerte disminución de la conductividad eléctrica, tenemos una de iones de litio de electrolito de la batería LB303 comercial común por ejemplo, la conductividad iónica a temperatura ambiente de aproximadamente 10 ms / cm, a -40 ° C.] C, sin embargo, la conductividad cae bruscamente a 0.02mS / cm, un grave impacto sobre el rendimiento de descarga de baja temperatura de las baterías de iones de litio, por lo tanto la batería de iones de litio a mejorar la baja temperatura La clave del rendimiento es mejorar el rendimiento a baja temperatura del electrolito.
Cómo mejorar el rendimiento a baja temperatura del electrolito de la batería de iones de litio, la Universidad de Wisconsin Milwaukee Janak Kafle que no es necesario añadir aditivos especiales en el electrolito, simplemente ajustando la proporción de la solución electrolítica, la solución electrolítica puede mejorar significativamente la Rendimiento a baja temperatura. La investigación de Janak Kafle muestra que los solventes de carbonato cíclico reducen el rendimiento a baja temperatura del electrolito, mientras que los solventes lineales pueden mejorar el rendimiento a baja temperatura del electrolito.
Mostramos a continuación muestra cierta estructura molecular común del disolvente, la batería de iones de litio y algunos indicadores físicas y químicas básicas, podemos ver en la figura un disolvente común es una estructura cíclica CE, CE puede ayudar a formar una mejor estabilidad del ánodo película SEI, por lo que queremos añadir algo más de solución electrolítica CE, pero las características de un punto de fusión alto de CE (38 ℃) y alta viscosidad resultará en baja conductividad a baja temperatura cuando el electrolito excesivo CE añadió, Efectos de electrolito el rendimiento a baja temperatura. disolvente lineal, por ejemplo DMC, EMC, etc. que tiene una viscosidad relativamente baja y buena estabilidad electroquímica, y por lo tanto con el fin de mejorar el rendimiento a baja temperatura del electrolito de la batería de iones de litio, por lo general utilizan una variedad de disolvente mixto manera de mejorar el rendimiento a baja temperatura del electrolito, por ejemplo, EE.UU. laboratorio de propulsión a chorro MC inteligentes como mediante la optimización de la relación del disolvente de electrolito, se ampliará el uso del espacio del proveedor de energía pilas de tamaño SAFT DD (9Ah) a un intervalo de temperatura de -50 a 40 ° C (-40 ° C, la energía específica de C / 10 aún es de hasta 95Wh / kg), por lo que puede satisfacer las necesidades de realizar tareas de exploración de Marte.
Para estudiar el efecto de diferentes disolventes en la proporción de las propiedades a baja temperatura de la solución electrolítica, Universidad de Wisconsin, diseño Milwaukee Janak Kafle de varias formulaciones de la solución electrolítica (que se muestran en la siguiente tabla, baterías de prueba electrodo negativo NCM111 (0.93mAh / cm2) de electrodo positivo / grafito pilas de botón, el sistema de prueba es de 25 ℃, 1C después de la carga completa, a una temperatura baja durante 2 h, de modo que la descarga de la batería alcanza 5C equilibrio térmico), a partir de los resultados de la prueba, la capacidad de descarga de baja temperatura de la batería es dependiente de la relación del disolvente de la solución electrolítica, cuando la proporción del disolvente cíclico supera el 40%, la capacidad de descarga de electrolito a bajas temperaturas se reduce notablemente ocurrido.
La siguiente figura muestra la diferente capacidad de descarga de la batería de electrolito EC relación de la adición a temperaturas bajas, podemos muy claramente a partir de la figura, la capacidad de descarga de la batería a baja temperatura con el aumento de relación de la adición de un cíclico significativamente Disolvente CE reducida.
La siguiente figura muestra la influencia de la proporción de cadenas cortas de diferentes disolventes para la capacidad de descarga de baja temperatura de la célula (lo largo del experimento debido a la relación de la adición de CE es sólo el 20-30%, por lo que poco efecto pequeño, en el rendimiento de la batería de CE baja temperatura, la descarga juntos en inspección), podemos señalar de la figura con un aumento en cadenas cortas disolvente, la capacidad de descarga de baja temperatura de la batería mostró una mejoría notable. esta realidad no nuestra comprensión general de CE y DMC como cuando la fusión de los puntos 3 ℃ y 38 ℃, no disminuye significativamente el punto de la solución electrolítica de fusión, lo que sugiere que debe haber otros factores que afectan el rendimiento a baja temperatura del electrolito.
Para analizar los factores clave que afectan el rendimiento a baja temperatura del electrolito, debemos volver a la primera tabla de este documento. Observamos que el electrolito 11 # solo puede liberar aproximadamente el 80% del electrolito 12 # a -20 ° C. La única diferencia entre los dos electrolitos es que el 2% de aditivo VC se agrega al electrolito 12 #, mientras que el 2% de aditivo VC no cambia significativamente la conductividad del electrolito, y lo que es más importante, este Algunos de los CV sufrirán una descomposición reductiva durante la formación celular, por lo tanto, podemos inferir que el factor clave que conduce a un mejor rendimiento a baja temperatura del electrolito 12 # es la formación de una mejor película SEI.
La tabla a continuación compara las proporciones de los elementos C, O, F y P en las películas SEI formadas en electrolitos 9, 10 y 12. De la tabla, podemos observar que la mayor diferencia en estas diferentes películas SEI está en F. Elemento, el contenido de elemento F en la película SEI formada en el electrolito 9 # es de aproximadamente 70%, mientras que el contenido de elemento F en la película SEI formada en el electrolito 10 # y 12 # es solo 10% y 16%, y Se sabe que más LiF significa una menor resistencia a la difusión de Li + y, por lo tanto, un mejor rendimiento de descarga.
Encontramos que el análisis anterior, el enfoque ha sido la temperatura contradictoria y bajo de la solución electrolítica, se transfirió a la composición del electrodo negativo sobre la película de SEI. Baterías de iones de SEI película de litio durante la conversión química, el componente de electrolito se descompone a la superficie del electrodo negativo resultante estructura porosa. la porosidad y la densidad de la película SEI tiene un efecto significativo en el rendimiento de la batería, la porosidad del electrodo negativo es demasiado alto como para evitar una reacción adicional en la superficie de la solución electrolítica, y la densidad será demasiado alta para producir la difusión significativa de Li + en el cual obstrucción. la siguiente tabla muestra la impedancia de la película de SEI formado de varios electrolitos diferentes en 25 deg.] C y -20 ℃ resultados apropiados diferentes, que tenga en cuenta de la mesa cuando la temperatura se disminuye variación de impedancia Rs ohm es relativamente pequeño, y li + en el SEI difusión película resistencia R y un gran intercambio de carga RCTE cambio de impedancia se produce, lo que indica que la conductividad disminución de iones de electrolito no una causa principal de la reducción de rendimiento a baja temperatura de la batería, los factores clave reales disminuir el rendimiento a baja temperatura de la batería En la interfaz, la difusión y la impedancia de intercambio de carga aumentan.
Es fácil ver por el análisis anterior, la influencia de la solución electrolítica y el rendimiento a baja temperatura de la batería de iones de litio es bajo y no importante, la composición de electrodo negativo imaginado y estructura de la película SEI es mucho más importante para el efecto de bajo rendimiento de la batería de la temperatura, buena la película SEI debe contener más LiF, Li + difusión a fin de reducir la impedancia en la película de SEI. disolvente más generalmente lineal, la DMC y EMC por ejemplo, disolventes menos cíclicos, pueden mejorar efectivamente la CE, por ejemplo, El rendimiento a baja temperatura de las baterías de iones de litio, pero con el fin de formar una película SEI más estable, todavía necesitamos agregar una pequeña cantidad de EC y PC.
