Les batteries au lithium-ion depuis son entrée sur le marché, avec sa longue vie, les rapports de grande capacité, sans effet mémoire et d'autres avantages, l'accès à un large éventail d'applications. Les batteries au lithium-ion pour basse température il y a une faible capacité, la carie sévère, la mauvaise performance de la vitesse de circulation, analyse claire du phénomène de lithium , désintercaler problèmes de déséquilibre au lithium. avec les champs d'application en expansion, la performance à basse température de la batterie lithium-ion est inférieure plus apparente.
Il est rapporté que seulement 31,5% à la température ambiante était -20 ℃ capacité de décharge des batteries lithium-ion. Température conventionnelle de fonctionnement de la batterie lithium-ion entre -20 ~ + 55 ℃. Cependant, dans l'aéronautique, militaire, et d'autres domaines de véhicules électriques, exige la batterie peut fonctionner à -40 deg.] C. Ainsi, les propriétés à basse température de la batterie au lithium-ion à améliorer est importante.
Les facteurs de performance à basse température de la batterie au lithium-ion
1) Dans l'environnement à basse température, la viscosité de l'électrolyte augmente, voire se solidifie partiellement, entraînant une diminution de la conductivité de la batterie lithium-ion.
2) La compatibilité entre l'électrolyte et l'électrode négative et le séparateur se détériore dans un environnement à basse température.
3) Dans l'environnement à basse température, l'anode au lithium de la batterie au lithium-ion précipite sérieusement le lithium et le lithium métallique précipité réagit avec l'électrolyte et le dépôt du produit entraîne une augmentation de l'épaisseur de l'interface à électrolyte solide (SEI).
4) Dans l'environnement à basse température, le système de diffusion interne du matériau actif diminue et l'impédance de transfert de charge (Rct) augmente de manière significative.
Discussion sur les facteurs décisifs affectant la performance à basse température des batteries lithium-ion
Expert 1: L'électrolyte a la plus grande influence sur la performance à basse température de la batterie au lithium-ion, et le RSEI est l'impédance principale de la batterie au lithium-ion dans un environnement à basse température.
Expert 2: Le principal facteur limitant la performance à basse température des batteries lithium-ion est la forte augmentation du Li à basse température. +Résistance à la diffusion, pas de film SEI.
Caractéristiques à basse température des matériaux de cathode pour batteries au lithium ionique
1. Caractéristiques à basse température du matériau de cathode à structure en couches
structure en couches, à la fois un chemin de diffusion des ions lithium de capacité de débit dimensionnelle inégalée, et a une stabilité structurelle de la route en trois dimensions, est le premier matériau commercial de cathode de la batterie Li-ion LiCoO substance représentative 2, Li (Co 1-xNi x)O2Et Li (Ni, Co, Mn) O 2Etc.
Xie Xiaohua et d'autres avec LiCoO 2/ MCMB est l’objet de la recherche et ses caractéristiques de charge et de décharge à basse température sont testées.
Les résultats montrent que, lorsque la température diminue, la plate-forme de décharge a diminué de 3.762V (0 ℃) à 3.207V (-30 ℃), la capacité totale de la batterie est tombée de 78.98mA · h (0 ° C) à 68.55mA · h (–30 ° C).
2. Caractéristiques à basse température du matériau de cathode à structure spinelle
Structure de spinelle LiMn 2O4Le matériau d'électrode positive, car il ne contient pas d'élément Co, présente les avantages d'un faible coût et de l'absence de toxicité. Cependant, l'état de valence Mn est variable et Mn 3+L’effet de Jahn-Teller entraîne une instabilité structurelle et une réversibilité médiocre de cette composante Peng Zhengshun et al., Différentes méthodes de préparation de LiMn 2O4Les propriétés électrochimiques du matériau de l'électrode positive ont une grande influence, en prenant Rct comme exemple: LiMn synthétisé par un procédé en phase solide à haute température 2O4Le Rct est évidemment supérieur à celui synthétisé par la méthode sol-gel, et ce phénomène se reflète également dans le coefficient de diffusion des ions lithium, principalement en raison de l'influence de différentes méthodes de synthèse sur la cristallinité et la morphologie du produit.
3. Caractéristiques à basse température des matériaux de cathode de système de phosphate
LiFePO 4Grâce à l'excellente stabilité et sécurité du volume et à la présence de matériaux ternaires, il est devenu le matériau principal des matériaux de cathode des batteries de puissance actuelles. 4Pendant le chargement et le déchargement comportement a constaté que l'efficacité faradique tombe de 100% 55 ℃, respectivement, de 64% à 96% et à 0 deg] C -20 ℃;. Tension de décharge diminue à partir de 3.11V à 55 ℃ -20 ℃ lorsque 2,62 V. Xing et al utilisent un nanocarbone pour LiFePO. 4Modification, a constaté que, après l'ajout d'agent conducteur de nano-carbone, LiFePO 4La performance électrochimique est moins sensible à la température et les performances à basse température sont améliorées; LiFePO après modification 4La tension de décharge passe de 3.40V à 3.09V à 25 deg] C à -25 ℃, a diminué de seulement 9,12%,. Et qui, à -25 ℃ rendement de la cellule était de 57,3%, supérieur à un agent conducteur ne contenant pas de nanocarbone 53,4 % Récemment, LiMnPO 4A suscité un vif intérêt chez les gens Les recherches ont révélé que LiMnPO 4A un potentiel élevé (4.1V), aucune pollution, prix bas, grande capacité spécifique (170mAh / g), etc. Cependant, en raison de LiMnPO 4Que LiFePO 4Une conductivité ionique inférieure, donc en pratique, il est souvent utilisé pour remplacer Mn par Fe pour former LiMn. 0.8Fe 0.2PO 4Solution solide
Résumé
Les batteries lithium-ion ont été bien accueillies récemment et la sécurité et la durée de vie de la batterie suscitent de nombreuses inquiétudes Les recherches sur la température de la batterie sont principalement axées sur le problème de l’atténuation de la capacité dans des conditions de température élevée. Les batteries au lithium-ion deviennent plus strictes et il est impératif d'étendre leur plage de température de fonctionnement et d'améliorer leurs performances à basse température.
