जाडोमा लिथियम ब्याट्रीको क्षमता किन घट्छ ?

जाडोमा लिथियम ब्याट्रीको क्षमता किन घट्छ ?

जाडोमा किन घट्छ लिथियम ब्याट्रीको क्षमता ?

  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।

लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू बजारमा प्रवेश गरेदेखि, तिनीहरूका फाइदाहरू जस्तै लामो जीवन, ठूलो विशिष्ट क्षमता, र कुनै मेमोरी प्रभावको कारणले तिनीहरू व्यापक रूपमा प्रयोग भएका छन्। कम तापक्रममा प्रयोग हुने लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूमा कम क्षमता, गम्भीर क्षीणता, खराब चक्र दर प्रदर्शन, स्पष्ट लिथियम वर्षा, र असंतुलित लिथियम डिइन्टरकेलेसन र डिइन्टरकेलेसन जस्ता समस्याहरू हुन्छन्। यद्यपि, अनुप्रयोग क्षेत्रहरू विस्तार गर्न जारी राख्दै, लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको खराब कम-तापमान प्रदर्शनको कारणले गर्दा अवरोधहरू बढ्दो रूपमा स्पष्ट भएका छन्।

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 महत्त्वपूर्ण छ।

रिपोर्टहरूका अनुसार -20 डिग्री सेल्सियसमा लिथियम-आयन ब्याट्रीको डिस्चार्ज क्षमता कोठाको तापक्रमको लगभग 31.5% मात्र हुन्छ। परम्परागत लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको सञ्चालन तापमान -20 ~ + 55 ℃ को बीचमा छ। यद्यपि, एयरोस्पेस, सैन्य उद्योग, विद्युतीय सवारी साधन र अन्य क्षेत्रहरूमा ब्याट्रीहरू सामान्य रूपमा -40 डिग्री सेल्सियसमा 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

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।
• कम-तापमान वातावरणमा, इलेक्ट्रोलाइटको चिपचिपाहट बढ्छ र आंशिक रूपमा ठोस हुन्छ, जसले लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको चालकता घटाउँछ।
  
• इलेक्ट्रोलाइट, नकारात्मक इलेक्ट्रोड, र विभाजक बीचको अनुकूलता कम-तापमान वातावरणमा बिग्रन्छ।
• कम-तापमान वातावरणमा, इलेक्ट्रोलाइट, नकारात्मक इलेक्ट्रोड, र विभाजक बीचको अनुकूलता खराब हुन्छ।
  
• 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 लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको नकारात्मक इलेक्ट्रोडबाट लिथियम गम्भीर रूपमा उत्तेजित हुन्छ, र अवक्षेपित धातु लिथियमले इलेक्ट्रोलाइटसँग प्रतिक्रिया गर्दछ, र उत्पादनको निक्षेपले ठोस इलेक्ट्रोलाइट इन्टरफेस (SEI) को मोटाईमा वृद्धि निम्त्याउँछ।
  
• कम-तापमान वातावरणमा, सक्रिय सामग्री भित्र लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको प्रसार प्रणाली घट्छ, र चार्ज ट्रान्सफर प्रतिबाधा (Rct) उल्लेखनीय रूपमा बढ्छ।
• कम-तापमान वातावरणमा, लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको सक्रिय सामग्री भित्र फैलावट प्रणाली घट्छ, र चार्ज ट्रान्सफर प्रतिरोध (Rct) उल्लेखनीय रूपमा बढ्छ।
  

लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको कम-तापमान प्रदर्शनलाई असर गर्ने कारकहरूको अन्वेषण

लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको कम-तापमान प्रदर्शनलाई असर गर्ने कारकहरूमा छलफल

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।

विशेषज्ञ राय 1: इलेक्ट्रोलाइटले लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको कम-तापमान प्रदर्शनमा सबैभन्दा ठूलो प्रभाव पार्छ। कम तापक्रममा ब्याट्रीहरू साइकल चलाउँदा सामना गर्ने समस्या भनेको इलेक्ट्रोलाइटको चिपचिपापन बढ्छ र आयन प्रवाहको गति सुस्त हुन्छ, परिणामस्वरूप बाह्य सर्किटको इलेक्ट्रोन माइग्रेसन गतिमा बेमेल हुन्छ, ब्याट्री गम्भीर हुनेछ ध्रुवीकृत र चार्ज र डिस्चार्ज क्षमता तीव्र रूपमा कम हुनेछ। विशेष गरी कम तापक्रममा चार्ज गर्दा, लिथियम आयनहरूले सजिलैसँग नकारात्मक इलेक्ट्रोडको सतहमा लिथियम डेन्ड्राइटहरू बनाउन सक्छ, जसले ब्याट्री विफलता निम्त्याउँछ।

इलेक्ट्रोलाइटको कम-तापमान प्रदर्शन यसको आफ्नै चालकतासँग नजिक छ। उच्च चालकता ट्राफिक 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।

इलेक्ट्रोलाइटको कम-तापमान प्रदर्शन इलेक्ट्रोलाइटको चालकतासँग नजिक छ। इलेक्ट्रोलाइटमा जति धेरै लिथियम लवणहरू पृथक हुन्छन्, माइग्रेसनको संख्या बढी हुन्छ र चालकता उति बढी हुन्छ। चालकता उच्च छ, र आयन प्रवाह दर जति छिटो हुन्छ, ध्रुवीकरण सानो हुन्छ, र कम तापक्रममा ब्याट्रीको प्रदर्शन राम्रो हुन्छ। 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।

इलेक्ट्रोलाइटको चालकता इलेक्ट्रोलाइटको संरचनासँग सम्बन्धित छ विलायकको चिपचिपाहट घटाउनु इलेक्ट्रोलाइटको चालकता सुधार गर्ने तरिका हो। कम तापक्रममा विलायकको राम्रो तरलताले आयन यातायात सुनिश्चित गर्दछ, र कम तापक्रममा नकारात्मक इलेक्ट्रोडमा इलेक्ट्रोलाइटद्वारा बनेको ठोस इलेक्ट्रोलाइट फिल्म पनि लिथियम आयन प्रवाहलाई असर गर्ने कुञ्जी हो, र RSEI लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको मुख्य प्रतिबाधा हो। कम तापमान वातावरणमा।

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।

विशेषज्ञ २: लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको कम-तापमान प्रदर्शनलाई सीमित गर्ने मुख्य कारक भनेको SEI फिल्म होइन, कम तापक्रममा Li+ प्रसार प्रतिरोधमा तीव्र वृद्धि हो।

लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको लागि सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीको कम तापमान विशेषताहरू

लिथियम आयन ब्याट्री क्याथोड सामग्री को कम तापमान विशेषताहरु

1. स्तरित सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री को कम तापमान विशेषताहरु

1. स्तरित संरचना क्याथोड 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 पुरानो व्यावसायिक रूपमा उपलब्ध सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री हो। यसको प्रतिनिधि पदार्थहरूमा LiCoO2, Li (Co1 xNix) O2, र Li (Ni, Co, Mn) O2 समावेश छन्।

स्तरित संरचनामा एक-आयामी लिथियम आयन प्रसार च्यानलहरूको अतुलनीय दर प्रदर्शन मात्र होइन, तर त्रि-आयामी च्यानलहरूको संरचनात्मक स्थिरता पनि छ। यसको प्रतिनिधि पदार्थहरूमा LiCoO2, Li(Co1-xNix)O2 र Li(Ni,Co,Mn)O2, आदि समावेश छन्।

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

Xie Xiaohua र अरूले LiCoO2/MCMB अनुसन्धान वस्तुको रूपमा प्रयोग गरे र यसको कम-तापमान चार्ज र डिस्चार्ज विशेषताहरू परीक्षण गरे।

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।

नतिजाहरूले देखाउँदछ कि तापक्रम घट्दै जाँदा, यसको डिस्चार्ज प्लेटफर्म 3.762V (0℃) बाट 3.207V (–30℃) मा झर्छ; यसको कुल ब्याट्री क्षमता पनि 78.98mA·mAh (0℃) बाट 68.55mAh मा घट्छ; (-३० डिग्री सेल्सियस)।

2. स्पिनल संरचित क्याथोड सामग्री को कम तापमान विशेषताहरु

2. स्पिनल संरचना क्याथोड सामग्री को कम तापमान विशेषताहरु

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

स्पिनल संरचना LiMn2O4 क्याथोड सामग्रीले Co तत्व समावेश गर्दैन, त्यसैले यसमा कम लागत र गैर-विषाक्तताको फाइदाहरू छन्।

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

यद्यपि, Mn को चर भ्यालेन्स अवस्था र Mn3+ को Jahn-Teller प्रभावले संरचनात्मक अस्थिरता र यस घटकको कमजोर उल्टोपन निम्त्याउँछ।

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।

Peng Zhengshun et al ले औंल्याए कि विभिन्न तयारी विधिहरूले LiMn2O4 क्याथोड सामग्रीको इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शनमा ठूलो प्रभाव पार्छ: Rct उच्च-तापमान ठोस-चरण विधिद्वारा संश्लेषित गरिएको भन्दा बढी छ। सोल-जेल विधिद्वारा, र यो घटना लिथियम आयनहरूमा हुन्छ यो प्रसार गुणांकमा पनि प्रतिबिम्बित हुन्छ। कारण मुख्यतया हो किनभने विभिन्न संश्लेषण विधिहरूले उत्पादनको क्रिस्टलिनिटी र आकार विज्ञानमा बढी प्रभाव पार्छ।

3. फस्फेट प्रणाली क्याथोड सामग्री को कम तापमान विशेषताहरु

3. फस्फेट प्रणाली क्याथोड सामग्री को कम-तापमान विशेषताहरु

LiFePO4, टर्नरी सामग्रीहरूसँगै, यसको उत्कृष्ट मात्रा स्थिरता र सुरक्षाको कारणले पावर ब्याट्रीहरूको लागि मुख्य सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री भएको छ। 

स्पिनल संरचना LiMn2O4 क्याथोड सामग्रीले Co तत्व समावेश गर्दैन, त्यसैले यसमा कम लागत र गैर-विषाक्तताको फाइदाहरू छन्।

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।

यसको उत्कृष्ट भोल्युम स्थिरता र सुरक्षाको कारण, LiFePO4, तिरंगी सामग्रीहरूसँगै, पावर ब्याट्रीहरूको लागि हालको क्याथोड सामग्रीहरूको मुख्य भाग भएको छ। लिथियम आइरन फस्फेटको कमजोर कम-तापमान प्रदर्शन मुख्यतया हो किनभने सामग्री आफैं एक इन्सुलेटर हो, कम इलेक्ट्रोनिक चालकता, कमजोर लिथियम आयन विसारकता, र कम तापमानमा खराब चालकता, जसले ब्याट्रीको आन्तरिक प्रतिरोध बढाउँछ र धेरै प्रभावित हुन्छ। ध्रुवीकरण ब्याट्री चार्ज र डिस्चार्ज अवरुद्ध छन्, त्यसैले कम तापमान प्रदर्शन आदर्श छैन।

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।

जब Gu Yijie et al ले कम तापमानमा LiFePO4 को चार्ज र डिस्चार्ज व्यवहारको अध्ययन गरे, तिनीहरूले पत्ता लगाए कि यसको कूलम्बिक दक्षता 100% बाट 0 ° C मा 96% र -20 ° C मा 64% मा घट्यो भोल्टेज 55°C मा 3.11V बाट घटेर -20°C 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।

Xing et al ले LiFePO4 परिमार्जन गर्न नानोकार्बन प्रयोग गर्‍यो र पत्ता लगायो कि न्यानोकार्बन प्रवाहक एजेन्ट थपेपछि, LiFePO4 को इलेक्ट्रोकेमिकल गुणहरू तापमानमा कम संवेदनशील थिए र परिमार्जन पछि, LiFePO4 को डिस्चार्ज भोल्टेज 3.40 बाट बढ्यो। 25°C मा -25°C मा 3.09V मा घट्यो, केवल 9.12% को कमी र -25°C मा यसको ब्याट्री दक्षता 57.3% थियो, 53.4% ​​न्यानोकार्बन कन्डक्टिव एजेन्ट बिना।

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।

हालै, LiMnPO4 ले ठूलो चासो आकर्षित गरेको छ। अनुसन्धानले पत्ता लगायो कि LiMnPO4 मा उच्च क्षमता (4.1V), कुनै प्रदूषण, कम मूल्य, र ठूलो विशिष्ट क्षमता (170mAh/g) को फाइदाहरू छन्। यद्यपि, LiFePO4 भन्दा LiMnPO4 को कम आयनिक चालकताको कारणले, Fe प्राय: Mn लाई आंशिक रूपमा LiMn0.8Fe0.2PO4 ठोस समाधान बनाउन अभ्यासमा प्रतिस्थापन गर्न प्रयोग गरिन्छ।

लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको लागि नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीको कम तापमान विशेषताहरू

लिथियम-आयन ब्याट्री एनोड सामग्रीको कम-तापमान गुणहरू

सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीको तुलनामा, लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूमा नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीहरूको कम-तापमान गिरावट घटना अधिक गम्भीर छ, मुख्य रूपमा निम्न तीन कारणहरूको कारण:

क्याथोड सामग्रीको तुलनामा, लिथियम-आयन ब्याट्री एनोड सामग्रीको कम-तापमान बिग्रनु तीनवटा मुख्य कारणहरू छन्:

• कम-तापमान उच्च दर चार्जिङ र डिस्चार्जिङको समयमा, ब्याट्री ध्रुवीकरण गम्भीर हुन्छ, र नकारात्मक इलेक्ट्रोड सतहमा लिथियम धातुको ठूलो मात्रा जम्मा हुन्छ, र लिथियम धातु र इलेक्ट्रोलाइट बीचको प्रतिक्रिया उत्पादनहरूमा सामान्यतया चालकता हुँदैन;
• कम तापक्रम र उच्च दरहरूमा चार्ज र डिस्चार्ज गर्दा, ब्याट्री गम्भीर रूपमा ध्रुवीकृत हुन्छ, र नकारात्मक इलेक्ट्रोडको सतहमा ठूलो मात्रामा धातु लिथियम जम्मा हुन्छ, र धातु लिथियम र इलेक्ट्रोलाइट बीचको प्रतिक्रिया उत्पादन सामान्यतया प्रवाहकीय हुँदैन;
  
• थर्मोडायनामिक परिप्रेक्ष्यबाट, इलेक्ट्रोलाइटले धेरै संख्यामा ध्रुवीय समूहहरू समावेश गर्दछ जस्तै C-O र C-N, जसले नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीसँग प्रतिक्रिया गर्न सक्छ, परिणामस्वरूप SEI फिल्महरू कम तापमान प्रभावहरूको लागि अधिक संवेदनशील हुन्छन्;
• थर्मोडायनामिक दृष्टिकोणबाट, इलेक्ट्रोलाइटले ठूलो संख्यामा ध्रुवीय समूहहरू समावेश गर्दछ जस्तै C-O र C-N, जसले एनोड सामग्रीसँग प्रतिक्रिया गर्न सक्छ, र बनाइएको SEI फिल्म कम तापक्रममा बढी संवेदनशील हुन्छ;
  
• कम तापमानमा कार्बन नकारात्मक इलेक्ट्रोडहरूमा लिथियम इम्बेड गर्न गाह्रो छ, परिणामस्वरूप असममित चार्ज र डिस्चार्ज।
• कार्बन नकारात्मक इलेक्ट्रोडहरूको लागि कम तापमानमा लिथियम घुसाउन गाह्रो छ, र चार्ज र डिस्चार्जमा असमानता छ।
  

कम तापमान इलेक्ट्रोलाइट्स मा अनुसन्धान

कम तापमान इलेक्ट्रोलाइट मा अनुसन्धान

इलेक्ट्रोलाइटले लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूमा Li+ प्रसारित गर्न भूमिका खेल्छ, र यसको आयन चालकता र SEI फिल्म निर्माण प्रदर्शनले ब्याट्रीको कम-तापमान प्रदर्शनमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ। कम-तापमान इलेक्ट्रोलाइट्स को गुणस्तर को न्याय को लागी तीन मुख्य संकेतकहरु छन्: आयन चालकता, इलेक्ट्रोकेमिकल विन्डो, र इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया गतिविधि। यी तीन सूचकहरूको स्तर धेरै हदसम्म तिनीहरूको घटक सामग्रीमा निर्भर गर्दछ: सॉल्भेन्ट्स, इलेक्ट्रोलाइट्स (लिथियम लवण), र additives। त्यसकारण, इलेक्ट्रोलाइटका विभिन्न भागहरूको कम-तापमान प्रदर्शनको अध्ययन ब्याट्रीहरूको कम-तापमान प्रदर्शनलाई बुझ्न र सुधार गर्नको लागि ठूलो महत्त्वको छ।

इलेक्ट्रोलाइटले लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूमा Li+ ढुवानीमा भूमिका खेल्छ, र यसको आयनिक चालकता र SEI फिल्म-निर्माण गुणहरूले ब्याट्रीको कम-तापमान प्रदर्शनमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ। कम-तापमान इलेक्ट्रोलाइट्सको गुणस्तर न्याय गर्न तीन मुख्य संकेतकहरू छन्: आयनिक चालकता, इलेक्ट्रोकेमिकल सञ्झ्याल र इलेक्ट्रोड प्रतिक्रियाशीलता। यी तीन सूचकहरूको स्तर तिनीहरूको घटक सामग्रीमा ठूलो हदसम्म निर्भर गर्दछ: विलायक, इलेक्ट्रोलाइट (लिथियम नुन), र additives। त्यसकारण, इलेक्ट्रोलाइटको विभिन्न भागहरूको कम-तापमान गुणहरूको अध्ययन ब्याट्रीको कम-तापमान प्रदर्शन बुझ्न र सुधार गर्नको लागि ठूलो महत्त्वको छ।

• चेन कार्बोनेटको तुलनामा, EC आधारित इलेक्ट्रोलाइटहरूसँग कम्प्याक्ट संरचना, उच्च अन्तरक्रिया बल, र उच्च पिघलने बिन्दु र चिपचिपापन हुन्छ। यद्यपि, गोलाकार संरचनाद्वारा ल्याइएको ठूलो ध्रुवताले प्रायः उच्च डाइलेक्ट्रिक स्थिरताको परिणाम दिन्छ। उच्च डाइलेक्ट्रिक स्थिरता, उच्च आयन चालकता, र EC सॉल्भेन्टहरूको उत्कृष्ट फिल्म-निर्माण प्रदर्शनले विलायक अणुहरूको सह सम्मिलनलाई प्रभावकारी रूपमा रोक्छ, तिनीहरूलाई अपरिहार्य बनाउँछ। त्यसकारण, प्राय: प्रयोग हुने कम-तापमान इलेक्ट्रोलाइट प्रणालीहरू EC मा आधारित हुन्छन् र कम पिघलने बिन्दु सानो अणु सॉल्भेन्टहरूसँग मिसाइन्छ।
• चेन कार्बोनेटसँग तुलना गर्दा, EC-आधारित इलेक्ट्रोलाइटको कम-तापमान विशेषताहरू हुन् कि चक्रीय कार्बोनेटमा कडा संरचना, बलियो बल, उच्च पग्लने बिन्दु र चिपचिपापन हुन्छ। यद्यपि, औंठी संरचनाले ल्याएको ठूलो ध्रुवताले प्रायः यसलाई ठूलो डाइलेक्ट्रिक स्थिरता बनाउँछ। ठूलो डाइलेक्ट्रिक स्थिरता, उच्च आयन चालकता, र EC सॉल्भेन्टहरूको उत्कृष्ट फिल्म-निर्माण गुणहरूले विलायक अणुहरूको सह-सम्मिलनलाई प्रभावकारी रूपमा रोक्छ, तिनीहरूलाई अपरिहार्य बनाउँदछ, त्यसैले, प्राय: प्रयोग हुने कम-तापमान इलेक्ट्रोलाइट प्रणालीहरू EC र त्यसपछि मिश्रित साना हुन्छन्। कम पिघलने बिन्दु संग अणु विलायक।
  
• लिथियम लवण इलेक्ट्रोलाइट्स को एक महत्वपूर्ण घटक हो। इलेक्ट्रोलाइट्समा लिथियम लवणले समाधानको आयनिक चालकता मात्र सुधार गर्न सक्दैन, तर समाधानमा Li+ को प्रसार दूरी पनि कम गर्न सक्छ। सामान्यतया, एक समाधानमा Li+ को एकाग्रता जति उच्च हुन्छ, यसको आयन चालकता उच्च हुन्छ। यद्यपि, इलेक्ट्रोलाइटमा लिथियम आयनहरूको एकाग्रता लिथियम लवणको एकाग्रतासँग रैखिक रूपमा सहसंबद्ध छैन, बरु एक प्याराबोलिक आकार प्रदर्शन गर्दछ। यो किनभने विलायकमा लिथियम आयनहरूको एकाग्रता विलायकमा लिथियम लवणको पृथक्करण र एसोसिएशनको बलमा निर्भर गर्दछ।

• लिथियम नुन इलेक्ट्रोलाइट को एक महत्वपूर्ण घटक हो। इलेक्ट्रोलाइटमा लिथियम नुनले समाधानको आयनिक चालकता मात्र बढाउन सक्दैन, तर घोलमा Li+ को फैलावट दूरीलाई पनि कम गर्न सक्छ। सामान्यतया भन्नुपर्दा, घोलमा Li+ सांद्रता जति बढी हुन्छ, यसको आयनिक चालकता त्यति नै बढी हुन्छ। यद्यपि, इलेक्ट्रोलाइटमा लिथियम आयन एकाग्रता रैखिक रूपमा लिथियम नुन एकाग्रतासँग सम्बन्धित छैन, तर प्याराबोलिक छ। यो किनभने विलायकमा लिथियम आयनहरूको एकाग्रता विलायकमा लिथियम नुनको पृथक्करण र संघको बलमा निर्भर गर्दछ।

  
  

कम तापमान इलेक्ट्रोलाइट्स मा अनुसन्धान

कम तापमान इलेक्ट्रोलाइट मा अनुसन्धान

ब्याट्री संरचनाको अतिरिक्त, व्यावहारिक सञ्चालनमा प्रक्रिया कारकहरूले पनि ब्याट्री प्रदर्शनमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्न सक्छ।

ब्याट्री संरचनाको अतिरिक्त, वास्तविक सञ्चालनमा प्रक्रिया कारकहरूले पनि ब्याट्री प्रदर्शनमा ठूलो प्रभाव पार्छ।

(1) तयारी प्रक्रिया। याकूब र अन्य। LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2/Graphite ब्याट्रीहरूको कम-तापमान प्रदर्शनमा इलेक्ट्रोड लोड र कोटिंग मोटाईको प्रभावको अध्ययन गर्‍यो र पत्ता लगायो कि क्षमता अवधारणको सन्दर्भमा, इलेक्ट्रोड भार जति सानो हुन्छ र कोटिंग तह जति पातलो हुन्छ, त्यति नै राम्रो हुन्छ। कम तापमान प्रदर्शन।

(1) तयारी प्रक्रिया। याकूब एट अलले LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2/ग्रेफाइट ब्याट्रीहरूको कम-तापमान प्रदर्शनमा इलेक्ट्रोड लोड र कोटिंग मोटाईको प्रभावहरू अध्ययन गरे र पत्ता लगाए कि क्षमता अवधारणको सन्दर्भमा, इलेक्ट्रोड भार जति सानो हुन्छ र कोटिंग तह पातलो हुन्छ। , कम-तापमान प्रदर्शन राम्रो।

(2) चार्ज र डिस्चार्ज स्थिति। Petzl et al। ब्याट्रीको चक्र जीवनमा कम-तापमान चार्ज र डिस्चार्ज अवस्थाको प्रभावको अध्ययन गर्‍यो र पत्ता लगायो कि जब डिस्चार्ज गहिराई ठूलो हुन्छ, यसले महत्त्वपूर्ण क्षमता हानि गर्छ र चक्रको जीवन घटाउँछ।

(२) चार्ज र डिस्चार्ज अवस्था। Petzl et al. ले ब्याट्री चक्र जीवनमा कम-तापमान चार्ज र डिस्चार्ज अवस्थाहरूको प्रभावको अध्ययन गर्‍यो र पत्ता लगायो कि जब डिस्चार्ज गहिराई ठूलो हुन्छ, यसले अधिक क्षमता हानि गर्छ र चक्र जीवन घटाउँछ।

(3) अन्य कारकहरू। सतह क्षेत्र, छिद्र आकार, इलेक्ट्रोड घनत्व, इलेक्ट्रोड र इलेक्ट्रोलाइट बीचको भिजेको क्षमता, र विभाजक सबैले लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको कम-तापमान प्रदर्शनलाई असर गर्छ। थप रूपमा, ब्याट्रीहरूको कम-तापमान प्रदर्शनमा सामग्री र प्रक्रिया दोषहरूको प्रभावलाई बेवास्ता गर्न सकिँदैन।

(3) अन्य कारकहरू। सतह क्षेत्र, छिद्र आकार, इलेक्ट्रोडको इलेक्ट्रोड घनत्व, इलेक्ट्रोड र इलेक्ट्रोलाइटको भिजेको क्षमता, र विभाजक सबैले लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको कम-तापमान प्रदर्शनलाई असर गर्छ। थप रूपमा, ब्याट्रीहरूको कम-तापमान प्रदर्शनमा सामग्री र प्रक्रियाहरूमा त्रुटिहरूको प्रभावलाई बेवास्ता गर्न सकिँदैन।

सारांश

संक्षेप गर्नुहोस्

लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको कम-तापमान प्रदर्शन सुनिश्चित गर्न, निम्न बिन्दुहरू राम्रोसँग गर्न आवश्यक छ:

(1) पातलो र घने SEI फिल्म बनाउँदै;

(२) सक्रिय पदार्थमा Li+ को उच्च प्रसार गुणांक छ भन्ने सुनिश्चित गर्नुहोस्;

(३) कम तापक्रममा इलेक्ट्रोलाइटमा उच्च आयनिक चालकता हुन्छ।

थप रूपमा, अनुसन्धानले फरक दृष्टिकोण लिन सक्छ र अर्को प्रकारको लिथियम-आयन ब्याट्रीमा फोकस गर्न सक्छ - सबै ठोस राज्य लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू। परम्परागत लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको तुलनामा, सबै ठोस-राज्य लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू, विशेष गरी सबै ठोस-राज्य पातलो-फिल्म लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू, कम तापक्रममा प्रयोग हुने ब्याट्रीहरूको क्षमता घटाउने र साइकल चलाउने सुरक्षा समस्याहरूलाई पूर्ण रूपमा समाधान गर्ने अपेक्षा गरिन्छ।

लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको कम-तापमान प्रदर्शन सुनिश्चित गर्न, निम्न बिन्दुहरू गर्न आवश्यक छ:

(1) पातलो र घने SEI फिल्म बनाउनुहोस्;

(२) सक्रिय सामग्रीमा Li+ को ठूलो प्रसार गुणांक छ भन्ने सुनिश्चित गर्नुहोस्;

(३) कम तापक्रममा इलेक्ट्रोलाइटको उच्च आयनिक चालकता हुन्छ।

थप रूपमा, अनुसन्धानले अर्को प्रकारको लिथियम-आयन ब्याट्री-सबै-ठोस-राज्य लिथियम-आयन ब्याट्रीमा फोकस गर्ने अर्को तरिका पनि फेला पार्न सक्छ। परम्परागत लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको तुलनामा, सबै-ठोस-राज्य लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू, विशेष गरी सबै-ठोस-राज्य पातलो-फिल्म लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू, क्षमता क्षीणन र प्रयोग गरिएका ब्याट्रीहरूको चक्र सुरक्षा समस्याहरूको पूर्ण रूपमा समाधान गर्ने आशा गरिन्छ। कम तापमान।