Литиево-ионные аккумуляторы обладают преимуществами высокой плотности энергии, низким саморазрядом, высоким выходным напряжением, длительным сроком службы и отсутствием эффекта памяти, занимая большинство рынков в области бытовой электроники, представленной мобильными телефонами, ноутбуками, цифровыми камерами и т. Д. В настоящее время применение литий-ионных батарей в электроинструментах, электрических велосипедах и других областях также показало геометрическую прогрессию.
С быстрым развитием литий-ионных батарей в области электромобилей и военной промышленности низкотемпературные характеристики не могут адаптироваться к особой низкотемпературной погоде или экстремальным экологическим дефектам. Низкоэффективные условия, эффективная разрядная емкость и эффективная энергия разряда литий-ионных батарей будут Существует значительное снижение, и почти невозможно зарядить в окружающей среде ниже -10 ° C, что серьезно ограничивает применение литий-ионных батарей.
Факторы, влияющие на низкотемпературные характеристики литиево-ионных батарей
Литий-ионная батарея в основном состоит из катодного материала, анодного материала, сепаратора и электролита. Литий-ионная батарея в условиях низкой температуры имеет характеристики нижней разрядной платформы, низкую разрядную емкость, быстрое затухание мощности и низкую скорость работы. Основными факторами эффективности являются:
Структура положительного электрода
Трехмерная структура материала положительного электрода ограничивает скорость диффузии ионов лития, и этот эффект особенно очевиден при низких температурах. Положительные электродные материалы для ионно-литиевых батарей включают коммерческий литий-фосфат лития, тройные материалы из никель-кобальта-марганца, литий-манганат, оксид лития-кобальта и т. Д. В том числе высоковольтные катодные материалы на стадии разработки, такие как литий-никелевый марганец, фосфат литий-железа, фосфат лития и т. Д. Различные катодные материалы имеют разные трехмерные структуры. В настоящее время катодный материал, используемый в качестве аккумуляторной батареи для электрических транспортных средств, в основном представляет собой фосфат железа лития. никеля кобальта марганца и марганца лития тройные материалы. Ди Ву и др изучали железа фосфат марганца кобальта лития никеля было найдено три юаней -20 ℃ батареи проведение разрядки литий фосфата железа достигают только разрядную емкость при -20 ℃ Емкость комнатной температуры составляет 67,38%, а тройная батарея никель-кобальт-марганец может достигать 70,1%. Du Xiaoli и др. Обнаружили, что батарея оксида лития марганца может достигать 83% от нормальной температуры при -20 ° C.
Растворитель с высокой температурой плавления
Из-за присутствия растворителя с высокой температурой плавления в смешанном растворителе с электролитом вязкость электролита из литий-ионной батареи увеличивается в условиях низкой температуры. Когда температура слишком низкая, происходит явление затвердевания электролита, приводящее к уменьшению скорости переноса ионов лития в электролите.
Скорость диффузии ионов лития
Изучено влияние анода графита на характеристики низкотемпературного разряда ионно-литиевой батареи, а также сопротивление ионной перезарядки ионного заряда в условиях низкой температуры, что приводит к литий-иону в графите. Уменьшение скорости диффузии в отрицательном электроде является важной причиной, которая влияет на низкотемпературные характеристики литиево-ионных батарей.
Пленка SEI
В низкотемпературной среде пленка SEI отрицательного электрода литиево-ионной батареи утолщается, а импеданс пленки SEI увеличивается, что приводит к уменьшению скорости проводимости ионов лития в пленке SEI. Наконец, ионно-литиевая батарея заряжается и разряжается в условиях низкой температуры, образуя поляризацию для снижения эффективности заряда и разряда.
В настоящее время многие факторы влияют на низкотемпературные характеристики литиево-ионных батарей, такие как структура положительного электрода, скорость миграции ионов лития в различных частях батареи, толщина и химический состав пленки SEI, а также выбор соли лития и растворителя в электролите. Литиево-ионные аккумуляторы используются в области электромобилей, военной промышленности и экстремальных условий. Развитие литий-ионных батарей с превосходными низкотемпературными характеристиками является актуальным спросом на рынке.
