เพิ่มอุณหภูมิของอิเล็กโทรไลประสิทธิภาพต่ำ: วงจรเชิงเส้นและตัวทำละลายควรเป็นวิธีการเลือกตั้งหรือไม่

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นหนึ่งในแบตเตอรี่เก็บพลังงานเคมีที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดรอยที่ไม่ได้เป็นเพียงทั่วผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค แต่ยังจะขยายดินจะบุกเข้าไปในเขตของยานพาหนะไฟฟ้า แต่ประสิทธิภาพที่ดีเยี่ยมเช่นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แต่แล้วความไวต่ออุณหภูมิที่อุณหภูมิต่ำ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่สามารถก่อให้เกิดการเสื่อมประสิทธิภาพและแม้กระทั่งนำไปสู่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ไม่สามารถนำมาใช้ แต่จะส่งผลให้อุณหภูมิต่ำ dendrites ลิเธียมชาร์จเพื่อที่จะปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนนักวิจัยทั้งหมดที่ทำความหลากหลายของมาตรการเช่น เทคโนโลยีอิเล็กโทรไลสัณฐาน Marta Kasprzyk et มหาวิทยาลัยวอร์ซอของเทคโนโลยีที่นำเสนอการใช้งานของการแก้ปัญหาด้วยไฟฟ้าที่จะมีอุณหภูมิ -60 องศา.] C เพื่อขยายกลุ่มเอทิลอิเล็กโทรไลเซี่ยงไฮ้ศาสตราจารย์มหาวิทยาลัย XIA ยาวเสนอแบตเตอรี่วัสดุพิเศษ อุณหภูมิจะลดลงต่อไปที่ -75 องศา.] C, แน่นอนไม่ได้นักวิจัยทั้งหมดจะมุ่งเน้นความสนใจเกี่ยวกับการศึกษาของอิเล็กโทรไล, Guangsheng Zhang et al, มหาวิทยาลัยเพนซิลในการออกแบบในตัวแบตเตอรี่ Ni แผ่นความร้อนจากแบตเตอรี่ -40 ℃ ผลตอบแทนที่ได้ 112S จำเป็นเท่านั้นปกติเพิ่มขึ้นอย่างมากสะดวกในการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่อยู่ในระดับต่ำ

เพิ่มประสิทธิภาพการทำงานอุณหภูมิวิกฤตต่ำของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของอิเล็กโทรไลอุณหภูมิต่ำธรรมดาพาณิชย์ลิเธียมไอออนแบตเตอรี่อิเล็กเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในความหนืดที่อุณหภูมิต่ำลดลงคมชัดในการนำไฟฟ้าที่เรามีร่วมกันในเชิงพาณิชย์ลิเธียมไอออนอิเล็กโทรไลแบตเตอรี่ LB303 ตัวอย่างเช่นการนำไอออนิกที่อุณหภูมิห้องประมาณ 10ms / ซม. ที่ -40 องศา.] C แต่การนำลดลงอย่างรวดเร็วเพื่อ 0.02mS / cm มีผลกระทบอย่างรุนแรงต่อประสิทธิภาพการทำงานที่ปล่อยอุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทำให้การปรับปรุงอุณหภูมิต่ำ ที่สำคัญคือการปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำของอิเล็กโทรไล

วิธีการปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำของอิเล็กโทรไลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มหาวิทยาลัยวิสคอนซินมิลวอกี Janak Kafle ว่าเราไม่จำเป็นต้องเพิ่มสารพิเศษในอิเล็กโทรไลเพียงโดยการปรับอัตราส่วนของการแก้ปัญหาอิเล็กโทรไล, การแก้ปัญหาอิเล็กโทรไลมีนัยสำคัญสามารถปรับปรุง ประสิทธิภาพต่ำอุณหภูมิการวิจัยของ Janak Kafle แสดงให้เห็นว่าตัวทำละลายคาร์บอเนตแบบ cyclic ช่วยลดอุณหภูมิของอิเล็กโทรไลต์ขณะที่ตัวทำละลายเชิงเส้นสามารถปรับปรุงสมรรถนะของอุณหภูมิต่ำได้

เราจะแสดงด้านล่างแสดงให้เห็นถึงโครงสร้างโมเลกุลที่พบบ่อยของตัวทำละลาย, แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและบางตัวชี้วัดทางกายภาพและเคมีพื้นฐานเราสามารถมองเห็นได้จากตัวเลขตัวทำละลายที่พบบ่อยคือโครงสร้างวงจร EC, EC สามารถช่วยก่อให้เกิดเสถียรภาพที่ดีขึ้นของขั้วบวก เมมเบรน SEI ดังนั้นเราจึงหวังว่าจะเพิ่ม EC ในอิเล็กโทรไลต์ แต่จุดหลอมเหลวที่สูงขึ้น (38 ° C) และลักษณะความหนืดสูงของ EC จะนำไปสู่การนำไฟฟ้า EC ต่ำเกินไปเมื่อเพิ่ม EC มากเกินไปส่งผลต่ออิเล็กโทรไลต์ ประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำ. ตัวทำละลายเชิงเส้นเช่น DMC, อีเอ็มซีและอื่น ๆ ที่มีความหนืดค่อนข้างต่ำและความมั่นคงไฟฟ้าที่ดีและดังนั้นเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำของอิเล็กโทรไลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่เรามักจะใช้ความหลากหลายของตัวทำละลายผสม เพื่อปรับปรุงสมรรถนะของอิเล็กโทรไลต์ที่อุณหภูมิต่ำเช่น MC Smart ของ US Jet Propulsion Laboratory ได้ขยายช่วงอุณหภูมิการทำงานของแบตเตอรี่ขนาด DD ของ SAFT (9Ah) เป็น -50-40 โดยการเพิ่มอัตราส่วนของตัวทำละลายอิเล็กโทรไลต์ ° C (-40 ° C พลังงานเฉพาะของ C / 10 ยังคง 95Wh / kg) ทำให้สามารถตอบสนองความต้องการในการปฏิบัติงานสำรวจดาวอังคารได้

เพื่อศึกษาผลของตัวทำละลายที่แตกต่างกันในอัตราส่วนคุณสมบัติอุณหภูมิต่ำของการแก้ปัญหาไฟฟ้าที่มหาวิทยาลัยวิสคอนซินออกแบบมิลวอกี Janak Kafle ของสูตรต่างๆของการแก้ปัญหาไฟฟ้า (แสดงในตารางต่อไปนี้การทดสอบแบตเตอรี่ขั้วลบ NCM111 (0.93mAh / cm2) บวกขั้วไฟฟ้า / กราไฟท์ ปุ่มเซลล์, ระบบการทดสอบคือ 25 ℃, 1C หลังจากที่ชาร์จเต็มที่อุณหภูมิต่ำ 2h เพื่อให้จำหน่ายแบตเตอรี่ถึง 5C สมดุลความร้อน) จากผลการทดสอบความสามารถในการปล่อยอุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของตัวทำละลายของการแก้ปัญหาไฟฟ้าที่ เมื่อสัดส่วนของตัวทำละลาย cyclic เกินกว่า 40%, ความจุจำหน่ายของอิเล็กโทรไลต์ที่อุณหภูมิต่ำจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ

รูปต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงอัตราการใช้กำลังการผลิตจำหน่ายนอกจากนี้ EC อิเล็กโทรไลแบตเตอรี่ที่แตกต่างกันที่อุณหภูมิต่ำเราสามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจนจากตัวเลขที่กำลังการผลิตจำหน่ายของแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิต่ำและมีอัตรานอกจากนี้ที่เพิ่มขึ้นของวงจรตัวทำละลายอย่างมีนัยสำคัญ EC ลดลง

รูปต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงอิทธิพลของสัดส่วนของโซ่สั้นของตัวทำละลายที่แตกต่างกันสำหรับกำลังการผลิตจำหน่ายอุณหภูมิต่ำของเซลล์ (ตลอดการทดลองเนื่องจากอัตราการเพิ่มของ EC มีขนาดเล็กเพียง 20-30% ผลเพียงเล็กน้อยเพื่อให้ผลการดำเนินงานของแบตเตอรี่ EC อุณหภูมิต่ำปล่อย ในการศึกษาร่วมกันเราสามารถสังเกตได้ว่าด้วยการเพิ่มตัวทำละลายแบบสั้นตัวเก็บประจุความจุจำหน่ายแบตเตอรี่ที่มีอุณหภูมิต่ำได้เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญซึ่งไม่เป็นไปตามความเข้าใจทั่วไปของเราเนื่องจาก DMC และ EC เมื่อละลายจุด 3 ℃ 38 ℃, ไม่ได้ลดลงอย่างมีนัยสำคัญจุดหลอมละลายของการแก้ปัญหาไฟฟ้าบอกว่าจะต้องมีปัจจัยอื่น ๆ ที่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำของอิเล็กโทรไล

สำหรับปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของการวิเคราะห์อิเล็กโทรไลอุณหภูมิต่ำเราต้องกลับเข้ามาในตารางแรกของบทความนี้เราทราบว่าอิเล็กเท่านั้นที่สามารถปล่อยอิ 11 # 12 # -20 ℃ที่ประมาณ 80% กำลังการผลิต ซึ่งทั้งสองเพิ่มอิเล็กโทรไลในการแก้ปัญหาความแตกต่างด้วยไฟฟ้าเฉพาะใน # 12 และ 2% ของสารเติมแต่ง VC, VC และ 2% ของการนำสารเติมแต่งแร่ที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญและนี่คือสิ่งที่สำคัญมาก ส่วน VC สลายตัวลดลงเกิดขึ้นในกระบวนการก่อตัวแบตเตอรี่เราสามารถอนุมาน # 12 ปัจจัยสำคัญที่นำไปสู่การแก้ปัญหาด้วยไฟฟ้ามีคุณสมบัติอุณหภูมิต่ำดีกว่าที่จะเกิดขึ้นดีกว่าฟิล์ม SEI

ตารางต่อไปนี้เปรียบเทียบอัตราส่วนซี 9, 10 และ 12, ฟิล์ม SEI ที่เกิดขึ้นจากการแก้ปัญหาไฟฟ้า, O, P F และองค์ประกอบเราสามารถสังเกตจากตารางที่ฟิล์ม SEI ในหลายแตกต่างสูงสุดที่แตกต่างกัน F องค์ประกอบเนื้อหาขององค์ประกอบ F ของภาพยนตร์ SEI รูปแบบในการแก้ปัญหาไฟฟ้า # 9 ที่ 70% ในขณะที่เนื้อหาขององค์ประกอบ F และวิธีการแก้ปัญหาด้วยไฟฟ้า 10 # 12 # ฟิล์ม SEI เกิดขึ้นในเพียง 10% และ 16% และเรา เป็นที่ทราบกันดีว่า LiF มีความต้านทาน Li + diffusion น้อยกว่าและมีประสิทธิภาพการปลดปล่อยดีขึ้น

เราพบว่าการวิเคราะห์ข้างต้นโฟกัสได้รับอุณหภูมิขัดแย้งและต่ำของการแก้ปัญหาไฟฟ้าย้ายไปที่องค์ประกอบขั้วลบลงบนฟิล์ม SEI. แบตเตอรี่ SEI ภาพยนตร์ลิเธียมไอออนในระหว่างการแปลงสารเคมีเป็นส่วนประกอบอิเล็กโทรไลเน่าเฟะที่พื้นผิวขั้วลบ ส่งผลให้โครงสร้างที่มีรูพรุน. พรุนและความหนาแน่นของภาพยนตร์ SEI มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญในการทำงานของแบตเตอรี่พรุนของขั้วลบที่สูงเกินไปเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดปฏิกิริยาต่อไปในพื้นผิวการแก้ปัญหาไฟฟ้าและความหนาแน่นจะสูงเกินไปในการผลิตการแพร่กระจายอย่างมีนัยสำคัญของ Li + ที่ การอุดตัน. ตารางต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงความต้านทานของภาพยนตร์ SEI รูปแบบอิเล็กโทรไลที่แตกต่างกันที่อุณหภูมิ 25 องศาได้.] ซีและ -20 ℃ผลที่เหมาะสมแตกต่างกันเราทราบจากตารางเมื่ออุณหภูมิจะลดลงอาร์เอสโอห์มความต้านทานการเปลี่ยนแปลงมีขนาดค่อนข้างเล็กและ li + ใน SEI ภาพยนตร์แพร่ต้านทาน R และการแลกเปลี่ยนประจุขนาดใหญ่มาก Rcte การเปลี่ยนแปลงความต้านทานที่เกิดขึ้นแสดงให้เห็นว่าอิเล็กโทรไลไอออนการนำลดลงไม่ได้เป็นสาเหตุสำคัญของการลดประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่ในปัจจัยสำคัญที่แท้จริงลดประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่ คือการเพิ่มการแลกเปลี่ยนค่าใช้จ่าย interfacial และการกระจายความต้านทาน

ง่ายที่จะเห็นโดยการวิเคราะห์ข้างต้นอิทธิพลของการแก้ปัญหาไฟฟ้าและประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่อยู่ในระดับต่ำและไม่มีหลักคิดองค์ประกอบขั้วลบและโครงสร้างของฟิล์ม SEI เป็นสิ่งสำคัญมากขึ้นสำหรับผลกระทบของประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิต่ำที่ดี ภาพยนตร์ SEI ควรมีมากขึ้น LiF หลี่ + แพร่เพื่อลดความต้านทานในภาพยนตร์ SEI ได้. มากขึ้นโดยทั่วไปตัวทำละลายเชิงเส้น DMC และอีเอ็มซีเช่นตัวทำละลายวงจรน้อยอย่างมีประสิทธิภาพสามารถปรับปรุง EC เช่น ประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในการสั่งซื้อในรูปแบบภาพยนตร์ SEI มีเสถียรภาพที่ดีกว่าเราต้องเพิ่มขนาดเล็กจำนวน EC และพีซี