시장에 진입 한 이후 리튬 이온 배터리는 수명이 길고, 비 용량이 크며, 메모리 효과가 없어 널리 사용되었습니다. 리튬 이온 배터리는 용량이 낮고 감쇠가 좋으며 사이클 성능이 좋지 않으며 리튬 증착이 불량합니다. , 리튬 불균형의 해소 및 기타 문제가 있습니다. 응용 분야의 지속적인 확장에 따라 리튬 이온 배터리의 저온 성능이 점점 더 분명 해지고 있습니다.
보고서에 따르면 -20 ° C에서 리튬 이온 배터리의 방전 용량은 실온에서 약 31.5 %에 불과하지만 리튬 이온 배터리의 작동 온도는 -20 ~ + 55 ° C이지만 우주 항공, 군용, 전기 자동차 등의 분야에서 배터리는 -40 ° C에서 정상적으로 작동 할 수 있습니다. 따라서 리튬 이온 배터리의 저온 특성을 개선하는 것이 중요합니다.
리튬 이온 배터리의 저온 성능을 제한하는 요소
1) 저온 환경에서는 전해액의 점도가 증가하거나 심지어 고형화되어 리튬 이온 전지의 전도도가 감소합니다.
2) 저온 환경에서는 전해액과 음극 및 세퍼레이터의 상용 성이 나 빠진다.
3) 저온 환경에서는 리튬 이온 전지의 리튬 애노드가 리튬을 심각하게 석출하고, 석출 된 금속 리튬이 전해질과 반응하여 제품 침착에 의해 고체 전해질 계면 (SEI)의 두께가 증가하게된다.
4) 저온 환경에서는 활물질의 내부 확산 계가 감소하고 전하 이동 임피던스 (Rct)가 현저하게 증가한다.
리튬 이온 전지의 저온 성능에 영향을 미치는 결정적인 요인에 대한 논의
전문가 1 : 전해질은 리튬 이온 배터리의 저온 성능에 가장 큰 영향을 미치며 RSEI는 저온 환경에서 리튬 이온 배터리의 주요 임피던스입니다.
전문가 II : 리튬 이온 배터리의 성능을 제한하는 주요 인자는 저온에서 리튬 급증 낮은 +SEI 필름이 아니라 확산 저항.
리튬 이온 전지용 양극 재료의 저온 특성
1. 적층 구조 음극 재료의 저온 특성
층 구조, 모두 치수 레이트 용량 리튬 이온의 확산 경로가 일치하지 않는, 상기 3 차원 경로의 구조적 안정성이 대표적인 물질 인 LiCoO2 제 상업용 리튬 이온 전지 양극 재료 인 2, Li (Co 1-x니켈 x)O2그리고 Li (Ni, Co, Mn) O 2기타
Xie Xiaohua 및 기타 LiCoO 2/ MCMB 그들의 저온 충 방전 특성을 시험 연구의 목적 등.
결과는 온도가 감소함에 따라, 방전 플랫폼 3.207V (-30 ℃)에 3.762V (0 ℃)에서 감소 된 것을 도시 한 도면 총 배터리 용량 78.98mA에서 적하 · 68.55mA에 H (0 ℃) · H (-30 ℃).
2. 스피넬 구조 음극 재료의 저온 특성
스피넬 구조 LiMn 2O4양극 재료는 Co 원소를 포함하지 않기 때문에 저비용 및 독성이 없다는 이점을 가지고 있지만, Mn 원자가 가변적이며 Mn 3+Jahn-Teller 효과는 구조적 불안정성과이 성분의 가난한 가역성을 초래한다 .Peng Zhengshun et al., LiMn의 다른 제조 방법 2O4양극 물질의 전기 화학적 성질은 Rct를 예로 들면서 큰 영향을 미친다 : 고온 고체상 방법으로 합성 된 LiMn 2O4RCT 졸 겔법보다 상당히 높고,이 현상은 리튬 이온의 확산 계수에 반영된다. 그 이유는 주로 다른 합성 방법으로 제품의 형태 및 결정에 큰 영향이다.
3. 인산염 시스템 음극 재료의 저온 특성
LiFePO 4양성자 재료와 함께 우수한 부피 안정성과 안전성으로 인해 현재의 전력 배터리 음극 재료의 주요 재료가되었다 .Ge Yijie 등은 저온에서 LiFePO를 연구했다. 4충 방전 거동은 쿨롱 효율을 55 ℃에서 100 %에서 0 ℃에서 96 %로, -20 ℃에서 64 %로 감소시키는 것으로 밝혀졌으며, 방전 전압은 55 ℃에서 -20 ℃로 3.11V에서 감소했다. 2.62V. Xing 등은 LiFePO에 나노 카본을 이용한다. 4나노 탄소 도전 제를 첨가 한 후, LiFePO 4전기 화학적 성능은 온도에 덜 민감하고 저온 성능은 개선되며, 수정 후 LiFePO 4방전 전압은 25 ℃에서 3.40V에서 -25 ℃로 3.09V로 감소하는데, 이는 단지 9.12 %의 감소 뿐이며, 셀 효율은 -25 ℃에서 57.3 %이며 이는 나노 카본 전도 제제가없는 53.4보다 높다. 최근에, LiMnPO 4LiMnPO는 사람들의 강한 관심을 불러 일으켰습니다. 4높은 잠재력 (4.1V), 오염 없음, 저렴한 가격, 큰 용량 (170mAh / g) 등. 그러나 LiMnPO 4LiFePO보다 4이온 전도도가 낮으므로 실제로는 Mn을 Fe로 대체하여 LiMn을 형성하는 경우가 많습니다. 0.8Fe 0.2PO 4고체 솔루션.
요약
리튬 이온 배터리는 최근에 많이 보급되어 배터리 안전성과 사이클 수명에 대한 많은 우려가 있으며, 배터리 온도에 대한 연구는 주로 고온 조건에서의 용량 감쇄 문제에 초점을 맞추고 있으며, 리튬 이온 배터리는 더욱 엄격 해지고 있으며, 작동 온도 범위를 확장하고 저온 성능을 향상시키는 것이 필수적입니다.
