Katika mazingira ya joto la chini, utendaji wa betri ya lithiamu-ion sio bora.Wakati betri za lithiamu-ioni zinazotumika kawaida zinafanya kazi kwa -10 ° C, chaji yao ya juu na uwezo wa kutokwa na voltage ya mwisho itapunguzwa kwa kiasi kikubwa ikilinganishwa na joto la kawaida [6], wakati joto la kutokwa linapungua hadi -20 ° C, uwezo unaopatikana utapungua. hata kupunguzwa hadi 1/3 kwa joto la kawaida 25 ° C, wakati joto la kutokwa ni la chini, baadhi ya betri za lithiamu haziwezi hata malipo na shughuli za kutekeleza, kuingia katika hali ya "betri iliyokufa".
1, sifa za betri za lithiamu-ion kwa joto la chini
(1) Picha kubwa
Mabadiliko ya tabia ya betri ya lithiamu-ioni kwa joto la chini ni kama ifuatavyo: kwa kupungua kwa joto kwa kuendelea, upinzani wa ohmic na upinzani wa polarization huongezeka kwa digrii tofauti;Voltage ya kutokwa kwa betri ya lithiamu-ion ni ya chini kuliko ile ya joto la kawaida.Wakati wa malipo na kutokwa kwa joto la chini, voltage yake ya uendeshaji huongezeka au huanguka kwa kasi zaidi kuliko joto la kawaida, na kusababisha kupungua kwa kiasi kikubwa kwa uwezo wake wa juu unaoweza kutumika na nguvu.
(2) Kwa hadubini
Mabadiliko ya utendaji wa betri za lithiamu-ion katika joto la chini ni hasa kutokana na ushawishi wa mambo muhimu yafuatayo.Wakati halijoto iliyoko ni ya chini kuliko -20 ℃, elektroliti kioevu huganda, mnato wake huongezeka sana, na upitishaji wa ionic hupungua.Usambazaji wa ioni ya lithiamu katika vifaa vya electrode vyema na hasi ni polepole;Ioni ya lithiamu ni vigumu kuharibu, na maambukizi yake katika filamu ya SEI ni polepole, na impedance ya uhamisho wa malipo huongezeka.Tatizo la lithiamu dendrite ni maarufu sana kwa joto la chini.
2, Ili kutatua utendaji wa joto la chini la betri za lithiamu-ioni
Tengeneza mfumo mpya wa kiowevu wa kielektroniki ili kukidhi mazingira ya halijoto ya chini;Kuboresha muundo wa electrode chanya na hasi ili kuharakisha kasi ya maambukizi na kufupisha umbali wa maambukizi;Dhibiti kiolesura chanya na hasi cha elektroliti ili kupunguza kizuizi.
(1) viungio vya elektroliti
Kwa ujumla, matumizi ya viongeza vya kazi ni mojawapo ya njia bora zaidi na za kiuchumi za kuboresha utendaji wa joto la chini la betri na kusaidia kuunda filamu bora ya SEI.Kwa sasa, aina kuu za viungio ni viungio vya msingi wa isocyanate, viungio vya msingi vya sulfuri, viungio vya maji ya ioni na viungio vya isokaboni vya chumvi ya lithiamu.
Kwa mfano, dimethyl sulfite (DMS) viungio vya msingi vya sulfuri, na shughuli zinazofaa za kupunguza, na kwa sababu bidhaa zake za kupunguza na kufungwa kwa ioni za lithiamu ni dhaifu kuliko vinyl sulfate (DTD), kupunguza matumizi ya viungio vya kikaboni kutaongeza impedance ya interface, kujenga imara zaidi na bora ionic conductivity ya hasi electrode interface filamu.Esta za sulfite zinazowakilishwa na dimethyl sulfite (DMS) zina kiwango cha juu cha dielectric kisichobadilika na anuwai ya joto ya kufanya kazi.
(2) Kimumunyisho cha elektroliti
Electrolite ya jadi ya betri ya lithiamu-ion ni kuyeyusha mol 1 ya lithiamu hexafluorophosphate (LiPF6) katika kutengenezea mchanganyiko, kama vile EC, PC, VC, DMC, methyl ethyl carbonate (EMC) au diethyl carbonate (DEC), ambapo muundo wa kutengenezea, kiwango myeyuko, dielectric mara kwa mara, mnato na utangamano na chumvi lithiamu itaathiri vibaya joto la uendeshaji wa betri.Kwa sasa, elektroliti ya kibiashara ni rahisi kuganda inapotumika kwa mazingira ya halijoto ya chini ya -20 ℃ na chini, kiwango cha chini cha dielectric kinafanya chumvi ya lithiamu kuwa ngumu kutenganisha, na mnato ni wa juu sana kufanya upinzani wa ndani wa betri na wa chini. jukwaa la voltage.Betri za lithiamu-ioni zinaweza kuwa na utendakazi bora wa halijoto ya chini kwa kuboresha uwiano uliopo wa kutengenezea, kama vile kwa kuboresha uundaji wa elektroliti (EC:PC:EMC=1:2:7) ili TiO2(B)/graphene elektrodi hasi iwe na A. uwezo wa ~240 mA h g-1 kwa -20℃ na 0.1 A g-1 msongamano wa sasa.Au tengeneza vimumunyisho vipya vya joto la chini elektroliti.Utendaji duni wa betri za lithiamu-ioni kwa joto la chini huhusishwa hasa na uharibifu wa polepole wa Li+ wakati wa mchakato wa kupachika Li+ kwenye nyenzo za elektrodi.Vitu vilivyo na nishati ya chini ya kuunganisha kati ya Li+ na molekuli za kutengenezea, kama vile 1, 3-dioxopentylene (DIOX), vinaweza kuchaguliwa, na nanoscale lithiamu titanate hutumiwa kama nyenzo ya elektrodi kukusanya jaribio la betri ili kufidia mgawo uliopunguzwa wa usambaaji wa nyenzo za elektrodi kwenye joto la chini kabisa, ili kufikia utendaji bora wa halijoto ya chini.
(3) chumvi ya lithiamu
Kwa sasa, ayoni ya LiPF6 ya kibiashara ina upitishaji hewa wa hali ya juu, mahitaji ya unyevu mwingi katika mazingira, uthabiti duni wa mafuta, na gesi mbaya kama vile HF katika majibu ya maji ni rahisi kusababisha hatari za usalama.Filamu thabiti ya elektroliti inayozalishwa na lithiamu difluoroxalate borate (LiODFB) ina uthabiti wa kutosha na ina utendakazi bora wa halijoto ya chini na utendakazi wa kiwango cha juu zaidi.Hii ni kwa sababu LiODFB ina faida za lithiamu dioksalate borate (LiBOB) na LiBF4.
3. Muhtasari
Utendaji wa halijoto ya chini ya betri za lithiamu-ioni utaathiriwa na vipengele vingi kama vile vifaa vya elektrodi na elektroliti.Uboreshaji wa kina kutoka kwa mitazamo mingi kama vile vifaa vya elektrodi na elektroliti vinaweza kukuza utumizi na ukuzaji wa betri za lithiamu-ioni, na matarajio ya utumiaji wa betri za lithiamu ni nzuri, lakini teknolojia inahitaji kuendelezwa na kukamilishwa katika utafiti zaidi.
Muda wa kutuma: Jul-27-2023