Las baterías de litio al entrar en el mercado, con su larga vida, relaciones de alta capacidad, ningún efecto de memoria y otras ventajas, el acceso a una amplia gama de aplicaciones. Las baterías de litio de baja temperatura existe una baja capacidad, la caries severa, bajo rendimiento velocidad de circulación, claro análisis del fenómeno de litio , la desintercalación del desequilibrio de litio y otros problemas. Con la expansión continua del campo de aplicación, el rendimiento a baja temperatura de las baterías de iones de litio es cada vez más obvio.
Se ha informado de que sólo alrededor del 31,5% a temperatura ambiente era de -20 capacidad de descarga ℃ de baterías de iones de litio. De iones de litio temperatura de funcionamiento de la batería convencional entre -20 ~ + 55 ℃. Sin embargo, en la industria aeroespacial, militar, y otros campos de los vehículos eléctricos, requiere La batería puede funcionar normalmente a -40 ° C. Por lo tanto, es muy importante mejorar las propiedades de baja temperatura de las baterías de iones de litio.
Factores que limitan el rendimiento a baja temperatura de las baterías de iones de litio
1) En el entorno de baja temperatura, la viscosidad del electrolito aumenta, o incluso se solidifica parcialmente, lo que resulta en una disminución de la conductividad de la batería de iones de litio.
2) La compatibilidad entre el electrolito y el electrodo negativo y el separador se deteriora en un entorno de baja temperatura.
3) En el entorno de baja temperatura, el ánodo de litio de la batería de iones de litio precipita seriamente el litio, y el metal litio precipitado reacciona con el electrolito y la deposición del producto conduce a un aumento en el espesor de la interfaz de electrolito sólido (SEI).
4) En el entorno de baja temperatura, el sistema de difusión interna del material activo disminuye, y la impedancia de transferencia de carga (Rct) aumenta significativamente.
Discusión sobre los factores decisivos que afectan el rendimiento a baja temperatura de las baterías de iones de litio
Experto 1: El electrolito tiene la mayor influencia en el rendimiento a baja temperatura de la batería de iones de litio, y RSEI es la impedancia principal de la batería de iones de litio en un entorno de baja temperatura.
Experto 2: El factor principal que limita el rendimiento a baja temperatura de las baterías de iones de litio es el fuerte aumento de Li a bajas temperaturas. +Resistencia de difusión, no película SEI.
Características de baja temperatura de los materiales del cátodo para baterías de iones de litio
1. Características de baja temperatura del material de cátodo de estructura en capas
La estructura estratificada, que tiene el rendimiento de velocidad incomparable del canal de difusión de iones de litio unidimensional y la estabilidad estructural del canal tridimensional, es el primer material comercial de cátodo de batería de ion de litio. Su material representativo es LiCoO. 2, Li (Co 1-xNi x)O2Y Li (Ni, Co, Mn) O 2Etc.
Xie Xiaohua y otros con LiCoO 2/ MCMB es el objeto de investigación y se prueban sus características de carga y descarga a baja temperatura.
Los resultados muestran que a medida que la temperatura disminuye, la plataforma de descarga cae de 3.762 V (0 ° C) a 3.207 V (-30 ° C), la capacidad total de la batería también se reduce de 78,98 mA · h (0 ° C) a 68,55 mA · h. (-30 ° C).
2. Características de baja temperatura del material del cátodo de la estructura de espinela
Estructura de espinela LiMn 2O4El material del electrodo positivo, debido a que no contiene elemento Co, tiene las ventajas de bajo costo y sin toxicidad. Sin embargo, el estado de valencia Mn es variable y Mn 3+El efecto Jahn-Teller conduce a la inestabilidad estructural y la pobre reversibilidad de este componente. Peng Zhengshun et al., Diferentes métodos de preparación para LiMn 2O4Las propiedades electroquímicas del material del electrodo positivo tienen una gran influencia, tomando como ejemplo el Rct: LiMn sintetizado por el método de la fase sólida a alta temperatura 2O4El Rct es obviamente más alto que el sintetizado por el método sol-gel, y este fenómeno también se refleja en el coeficiente de difusión de iones de litio. La razón se debe principalmente a la influencia de diferentes métodos de síntesis sobre la cristalinidad y la morfología del producto.
3. Características de baja temperatura de los materiales del cátodo del sistema de fosfato
LiFePO 4Juntos debido a la excelente estabilidad y la seguridad dimensional, y los materiales ternarios, convertido en los principales materiales de cátodo de la batería de alimentación. Gu Jie, etc. también en el estudio de baja temperatura LiFePO 4Durante la carga y descarga de comportamiento se encontró que la eficiencia coulombiana cae de 100% 55 ℃, respectivamente, a 64% a 96% y a 0 °] C -20 ℃;. Tensión de descarga disminuye de 3.11V a 55 ℃ a -20 ℃ cuando 2.62 V. Xing y otros utilizan nanocarbono para LiFePO 4Modificación, encontró que después de agregar el agente conductor nano-carbono, LiFePO 4El rendimiento electroquímico es menos sensible a la temperatura y se mejora el rendimiento a baja temperatura; LiFePO después de la modificación 4La tensión de descarga disminuye de 3.40V a 3.09V a 25 deg] C a -25 ℃, disminuyó en solamente 9,12%;. Y que al -25 eficiencia ℃ celular fue de 57,3%, superior a un agente conductor que no contiene nanocarbono 53,4 %. Recientemente, LiMnPO 4Ha despertado el gran interés de la gente. La investigación encontró que LiMnPO 4Tiene un alto potencial (4.1V), sin contaminación, bajo precio, gran capacidad específica (170mAh / g), etc. Sin embargo, debido a LiMnPO 4Que LiFePO 4Menor conductividad iónica, por lo que en la práctica, a menudo se utiliza para reemplazar Mn con Fe para formar LiMn. 0.8Fe 0.2PO 4Solución sólida.
Resumen
Las baterías de iones de litio han sido bien recibidas recientemente y existen muchas preocupaciones sobre la seguridad de la batería y la vida útil del ciclo. La investigación sobre la temperatura de la batería se centra principalmente en el problema de atenuación de la capacidad cuando se utiliza en condiciones de alta temperatura. Las baterías de iones de litio son cada vez más estrictas, y es imperativo ampliar su rango de temperatura operativa y mejorar su rendimiento a baja temperatura.
