Kāpēc litija akumulatora jauda ziemā samazinās?

Litija jonu akumulatori kopš to ienākšanas tirgū ir plaši izmantoti to ilgā mūža, lielās īpatnējās jaudas un bez atmiņas efekta dēļ. Lietojot litija jonu akumulatorus zemā temperatūrā, ir tādas problēmas kā zema ietilpība, spēcīgs vājināšanās, slikta cikla veiktspēja, acīmredzami litija nokrišņi un nesabalansēta litija deinterkalācija. Tomēr, nepārtraukti paplašinot lietojuma jomas, ierobežojumi, ko rada litija jonu akumulatoru sliktā veiktspēja zemā temperatūrā, ir kļuvuši arvien acīmredzamāki.

Saskaņā ar ziņojumiem litija jonu akumulatoru izlādes jauda pie -20 grādiem ir tikai aptuveni 31,5 procenti no tās, kas ir istabas temperatūrā. Tradicionālo litija jonu akumulatoru darba temperatūra ir no -20 līdz plus 55 grādiem. Tomēr aviācijā, militārajā rūpniecībā, elektriskajos transportlīdzekļos un citās jomās akumulatoriem ir jādarbojas normāli ar -40 grādu. Tāpēc ir ļoti svarīgi uzlabot litija jonu akumulatoru zemas temperatūras īpašības.

Faktori, kas ierobežo litija jonu akumulatoru veiktspēju zemā temperatūrā

Zemas temperatūras vidē elektrolīta viskozitāte palielinās un pat daļēji sacietē, kā rezultātā samazinās litija jonu akumulatora vadītspēja.

Zemas temperatūras vidē saderība starp elektrolītu, negatīvo elektrodu un separatoru kļūst slikta.

Litijs tiek nopietni nogulsnēts no litija jonu akumulatora negatīvā elektroda zemas temperatūras vidē, un izgulsnētais metāla litijs reaģē ar elektrolītu, un tā produkta nogulsnēšanās izraisa cietā elektrolīta saskarnes (SEI) biezuma palielināšanos. .

Zemas temperatūras vidē litija jonu akumulatoru difūzijas sistēma aktīvajā materiālā samazinās, un lādiņa pārneses pretestība (Rct) ievērojami palielinās.

Diskusija par noteicošajiem faktoriem, kas ietekmē litija jonu akumulatoru darbību zemā temperatūrā

1. eksperta atzinums: elektrolītam ir vislielākā ietekme uz litija jonu akumulatoru darbību zemā temperatūrā, un elektrolīta sastāvs un fizikālās un ķīmiskās īpašības būtiski ietekmē akumulatora darbību zemā temperatūrā. Akumulatora cikla problēma zemā temperatūrā ir šāda: palielināsies elektrolīta viskozitāte, palēnināsies jonu vadīšanas ātrums un ārējās ķēdes elektronu migrācijas ātrums nesakritīs. Tāpēc akumulators būs stipri polarizēts, un uzlādes un izlādes jauda strauji samazināsies. It īpaši, uzlādējot zemā temperatūrā, litija joni var viegli veidot litija dendrītus uz negatīvā elektroda virsmas, izraisot akumulatora atteici.

Elektrolīta veiktspēja zemā temperatūrā ir cieši saistīta ar paša elektrolīta vadītspēju. Elektrolīts ar augstu vadītspēju var ātrāk pārraidīt jonus un var radīt lielāku jaudu zemā temperatūrā. Jo vairāk disociēto litija sāļu elektrolītā, jo vairāk migrācijas skaitļu un augstāka vadītspēja. Jo augstāka vadītspēja, jo ātrāks jonu vadīšanas ātrums, mazāka polarizācija un labāka akumulatora veiktspēja zemā temperatūrā. Tāpēc augstāka vadītspēja ir nepieciešams nosacījums, lai panāktu labu litija jonu akumulatoru veiktspēju zemā temperatūrā.

Elektrolīta vadītspēja ir saistīta ar elektrolīta sastāvu, un šķīdinātāja viskozitātes samazināšana ir viens no veidiem, kā palielināt elektrolīta vadītspēju. Šķīdinātājs Labā šķīdinātāja plūstamība zemā temperatūrā ir jonu transportēšanas garantija, un cietā elektrolīta plēve, ko elektrolīts veido uz negatīvā elektroda zemā temperatūrā, ir arī atslēga litija jonu vadītspējai, un RSEI ir galvenā pretestība. litija jonu akumulatoriem zemas temperatūras vidē.

2. eksperts: galvenais faktors, kas ierobežo litija jonu akumulatoru veiktspēju zemā temperatūrā, ir strauji palielinātā Li plus difūzijas pretestība zemās temperatūrās, nevis SEI plēve.

Katoda materiālu zemas temperatūras raksturlielumi litija jonu akumulatoriem

Slāņu katoda materiālu zemas temperatūras īpašības

Slāņainā struktūra, kurai ir ne tikai nesalīdzināma viendimensijas litija jonu difūzijas kanāla veiktspēja, bet arī trīsdimensiju kanāla strukturālā stabilitāte, ir agrākais komerciālais litija jonu akumulatora katoda materiāls. Tās reprezentatīvās vielas ir LiCoO2, Li(Co1-xNix)O2 un Li(Ni, Co, Mn)O2 un tā tālāk.