जाडोमा लिथियम ब्याट्रीको क्षमता किन घट्छ ?

जाडोमा लिथियम ब्याट्रीको क्षमता किन घट्छ ?

बजारमा प्रवेश गरेदेखि, लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू तिनीहरूका फाइदाहरू जस्तै लामो आयु, ठूलो विशिष्ट क्षमता, र कुनै मेमोरी प्रभावको कारणले व्यापक रूपमा प्रयोग भएको छ। लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको कम तापक्रम प्रयोगमा कम क्षमता, गम्भीर क्षीणता, खराब चक्र दर प्रदर्शन, स्पष्ट लिथियम विकास, र असन्तुलित लिथियम हटाउने र सम्मिलन जस्ता समस्याहरू छन्। यद्यपि, अनुप्रयोग क्षेत्रहरूको निरन्तर विस्तारको साथ, लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको खराब कम-तापमान प्रदर्शनले ल्याएको अवरोधहरू बढ्दो रूपमा स्पष्ट हुँदैछन्।

रिपोर्टहरूका अनुसार -20 डिग्री सेल्सियसमा लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको डिस्चार्ज क्षमता कोठाको तापक्रमको लगभग 31.5% मात्र हुन्छ। परम्परागत लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू -20 ~ + 55 ℃ बीचको तापक्रममा काम गर्छन्। यद्यपि, एयरोस्पेस, सैन्य र विद्युतीय सवारीहरू जस्ता क्षेत्रहरूमा, ब्याट्री सामान्य रूपमा -40 ℃ मा काम गर्न आवश्यक छ। त्यसकारण, लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको कम-तापमान गुणहरू सुधार गर्नु ठूलो महत्त्वको छ।

लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको कम-तापमान प्रदर्शनलाई सीमित गर्ने कारकहरू

• कम-तापमान वातावरणमा, इलेक्ट्रोलाइटको चिपचिपाहट बढ्छ र आंशिक रूपमा ठोस हुन्छ, लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको चालकतामा कमी निम्त्याउँछ।
• इलेक्ट्रोलाइट, नकारात्मक इलेक्ट्रोड, र सेपरेटर बीचको अनुकूलता कम-तापमान वातावरणमा बिग्रन्छ।
• कम-तापमान वातावरणमा लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको नकारात्मक इलेक्ट्रोडले गम्भीर लिथियम वर्षाको अनुभव गर्दछ, र अवक्षेपित धातु लिथियमले इलेक्ट्रोलाइटसँग प्रतिक्रिया गर्दछ, परिणामस्वरूप यसको उत्पादनहरू जम्मा हुन्छ र ठोस इलेक्ट्रोलाइट इन्टरफेस (SEI) को मोटाईमा वृद्धि हुन्छ।
• कम-तापमान वातावरणमा, सक्रिय सामग्री भित्र लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको प्रसार प्रणाली घट्छ, र चार्ज ट्रान्सफर प्रतिबाधा (Rct) उल्लेखनीय रूपमा बढ्छ।

विशेषज्ञ राय 1: इलेक्ट्रोलाइटले लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको कम-तापमान प्रदर्शनमा सबैभन्दा ठूलो प्रभाव पार्छ, र इलेक्ट्रोलाइटको संरचना र भौतिक रासायनिक गुणहरूले ब्याट्रीहरूको कम-तापमान प्रदर्शनमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ। ब्याट्रीहरूको कम-तापमान साइकल चलाउँदा सामना गर्ने समस्या भनेको इलेक्ट्रोलाइटको चिपचिपापन बढ्छ, आयन प्रवाहको गति सुस्त हुन्छ, र बाह्य सर्किटमा इलेक्ट्रोनहरूको माइग्रेसन गति मेल खाँदैन, परिणामस्वरूप ब्याट्रीको गम्भीर ध्रुवीकरण र तीखो हुन्छ। चार्जिङ र डिस्चार्जिङ क्षमतामा कमी। विशेष गरी कम तापक्रममा चार्ज गर्दा, लिथियम आयनहरूले सजिलैसँग नकारात्मक इलेक्ट्रोड सतहमा लिथियम डेन्ड्राइटहरू बनाउन सक्छ, जसले ब्याट्री विफलता निम्त्याउँछ।

इलेक्ट्रोलाइटको कम-तापमान प्रदर्शन यसको आफ्नै चालकतासँग नजिक छ। उच्च चालकता ढुवानी आयनहरू भएका इलेक्ट्रोलाइटहरू छिट्टै र कम तापक्रममा बढी क्षमता प्रयोग गर्न सक्छन्। इलेक्ट्रोलाइटमा जति धेरै लिथियम लवणहरू अलग हुन्छन्, उति धेरै माइग्रेसन हुन्छ, र उच्च चालकता। उच्च चालकता र आयन प्रवाह दर छिटो, ध्रुवीकरण प्राप्त सानो, र कम तापमान मा ब्याट्री को प्रदर्शन राम्रो। त्यसकारण, लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको राम्रो कम-तापमान प्रदर्शन प्राप्त गर्न उच्च चालकता आवश्यक शर्त हो।

एक इलेक्ट्रोलाइट को चालकता यसको संरचना संग सम्बन्धित छ, र विलायक को चिपचिपापन को कम गर्न को लागी इलेक्ट्रोलाइट को चालकता को सुधार को एक तरीका हो। कम तापक्रममा विलायकहरूको राम्रो तरलता आयन यातायातको लागि ग्यारेन्टी हो, र कम तापक्रममा नकारात्मक इलेक्ट्रोडमा इलेक्ट्रोलाइटद्वारा बनेको ठोस इलेक्ट्रोलाइट फिल्म पनि लिथियम आयन प्रवाहलाई असर गर्ने एक प्रमुख कारक हो, र RSEI लिथियमको मुख्य प्रतिबाधा हो। कम-तापमान वातावरणमा आयन ब्याट्रीहरू।

विशेषज्ञ २: लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको कम-तापमान प्रदर्शनलाई सीमित गर्ने मुख्य कारक भनेको SEI झिल्लीको सट्टा कम तापक्रममा द्रुत रूपमा बढ्दो Li+ प्रसार प्रतिबाधा हो।

लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको लागि सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीको कम तापमान विशेषताहरू

1. स्तरित सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री को कम तापमान विशेषताहरु

स्तरित संरचना, एक-आयामी लिथियम-आयन प्रसार च्यानलहरूको तुलनामा अतुलनीय दर प्रदर्शन र त्रि-आयामी च्यानलहरूको संरचनात्मक स्थिरता, लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको लागि सबैभन्दा प्रारम्भिक व्यावसायिक रूपमा उपलब्ध सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री हो। यसको प्रतिनिधि पदार्थहरूमा LiCoO2, Li (Co1 xNix) O2, र Li (Ni, Co, Mn) O2 समावेश छन्।

Xie Xiaohua et al। LiCoO2/MCMB अध्ययन गरी यसको कम-तापमान चार्जिङ र डिस्चार्जिङ विशेषताहरू परीक्षण गर्‍यो।

परिणामहरूले देखाए कि तापक्रम घट्दै जाँदा, डिस्चार्ज पठार 3.762V (0 ℃) बाट 3.207V (-30 ℃) मा घट्यो; कुल ब्याट्री क्षमता पनि 78.98mA · h (0 ℃) बाट 68.55mA · h (-30 ℃) मा तीव्र रूपमा घटेको छ।

2. स्पिनल संरचित क्याथोड सामग्री को कम तापमान विशेषताहरु

स्पिनल संरचित LiMn2O4 क्याथोड सामग्रीमा कम लागत र गैर-विषाक्तताको फाइदाहरू छन् यसको सह तत्वको अनुपस्थितिको कारण।

यद्यपि, Mn को चर भ्यालेन्स अवस्थाहरू र Mn3+ को Jahn Teller प्रभावले संरचनात्मक अस्थिरता र यस घटकको कमजोर उल्टोपनमा परिणाम दिन्छ।

Peng Zhengshun et al। विभिन्न तयारी विधिहरूले LiMn2O4 क्याथोड सामग्रीको इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शनमा ठूलो प्रभाव पार्छ भनेर औंल्याए। Rct लाई उदाहरणको रूपमा लिनुहोस्: उच्च-तापमान ठोस चरण विधिद्वारा संश्लेषित LiMn2O4 को Rct सोल जेल विधिद्वारा संश्लेषित गरिएको भन्दा उल्लेखनीय रूपमा उच्च छ, र यो घटना लिथियम आयन प्रसार गुणांकमा पनि प्रतिबिम्बित हुन्छ। यसको मुख्य कारण यो हो कि विभिन्न संश्लेषण विधिहरूले उत्पादनहरूको क्रिस्टलिनिटी र आकृति विज्ञानमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ।

3. फस्फेट प्रणाली क्याथोड सामग्री को कम तापमान विशेषताहरु

LiFePO4, टर्नरी सामग्रीहरूसँग, यसको उत्कृष्ट मात्रा स्थिरता र सुरक्षाको कारणले पावर ब्याट्रीहरूको लागि मुख्य सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री भएको छ। लिथियम आइरन फास्फेटको खराब कम-तापमान प्रदर्शन मुख्यतया यसको सामग्री इन्सुलेटर, कम इलेक्ट्रोनिक चालकता, खराब लिथियम आयन प्रसार, र कम तापमानमा खराब चालकताको कारण हो, जसले ब्याट्रीको आन्तरिक प्रतिरोध बढाउँछ र ध्रुवीकरणबाट धेरै प्रभावित हुन्छ। , ब्याट्रीको चार्जिङ र डिस्चार्जिङमा बाधा पुर्‍याउँछ, परिणामस्वरूप असन्तोषजनक कम-तापमान कार्यसम्पादन हुन्छ।

कम तापमानमा LiFePO4 को चार्ज र डिस्चार्ज व्यवहार अध्ययन गर्दा, Gu Yijie et al। यसको कूलम्बिक दक्षता १००% बाट ५५ ℃ मा ० ℃ मा ९६% र -२० ℃ मा ६४% मा क्रमशः घटेको फेला पर्यो; डिस्चार्ज भोल्टेज 55 ℃ मा 3.11V बाट -20 ℃ मा 2.62V मा घट्छ।

Xing et al। न्यानोकार्बन प्रयोग गरेर LiFePO4 परिमार्जन गरियो र पत्ता लगायो कि नानोकार्बन प्रवाहकीय एजेन्टहरूको थपले तापमानमा LiFePO4 को इलेक्ट्रोकेमिकल कार्यसम्पादनको संवेदनशीलता कम गर्‍यो र यसको कम-तापमान कार्यसम्पादनमा सुधार भयो; परिमार्जित LiFePO4 को डिस्चार्ज भोल्टेज 3.40V बाट 25 ℃ मा 3.09V मा -25 ℃ मा घट्यो, केवल 9.12% को कमी संग; र यसको ब्याट्री दक्षता -25 ℃ मा 57.3% छ, नानोकार्बन प्रवाहकीय एजेन्टहरू बिना 53.4% ​​भन्दा बढी।

भर्खरै, LiMnPO4 ले मानिसहरूमा कडा चासो जगाएको छ। अनुसन्धानले पत्ता लगायो कि LiMnPO4 सँग उच्च क्षमता (4.1V), कुनै प्रदूषण, कम मूल्य, र ठूलो विशिष्ट क्षमता (170mAh/g) जस्ता फाइदाहरू छन्। यद्यपि, LiFePO4 को तुलनामा LiMnPO4 को कम आयनिक चालकताको कारणले, Fe प्राय: Mn लाई आंशिक रूपमा LiMn0.8Fe0.2PO4 ठोस समाधानहरू बनाउन प्रयोग गरिन्छ।

लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको लागि नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीको कम तापमान विशेषताहरू