En ambientes de baixa temperatura, o rendemento da batería de iones de litio non é o ideal. Cando as baterías de ión-litio de uso común funcionan a -10 °C, a súa capacidade máxima de carga e descarga e a súa tensión de terminal reduciranse significativamente en comparación coa temperatura normal [6], cando a temperatura de descarga cae a -20 °C, a capacidade dispoñible será incluso se reducirá a 1/3 a temperatura ambiente 25 ° C, cando a temperatura de descarga é máis baixa, algunhas baterías de litio nin sequera poden cargar e descargar actividades, entrando nun estado de "batería morta".
1, as características das baterías de ión-litio a baixas temperaturas
(1) Macroscópico
Os cambios característicos da batería de iones de litio a baixa temperatura son os seguintes: coa diminución continua da temperatura, a resistencia óhmica e a resistencia de polarización aumentan en diferentes graos; A tensión de descarga da batería de ión-litio é inferior á da temperatura normal. Cando se carga e se descarga a baixa temperatura, a súa tensión de funcionamento sobe ou cae máis rápido que a temperatura normal, o que supón unha diminución importante da súa capacidade e potencia máximas utilizables.
(2) Microscópicamente
Os cambios de rendemento das baterías de ión-litio a baixas temperaturas débense principalmente á influencia dos seguintes factores importantes. Cando a temperatura ambiente é inferior a -20 ℃, o electrólito líquido solidificase, a súa viscosidade aumenta drasticamente e a súa condutividade iónica diminúe. A difusión de ións de litio en materiais de electrodos positivos e negativos é lenta; O ión de litio é difícil de desolvatar, a súa transmisión na película SEI é lenta e a impedancia de transferencia de carga aumenta. O problema da dendrita de litio é especialmente importante a baixas temperaturas.
2, para resolver o rendemento a baixa temperatura das baterías de ión-litio
Deseña un novo sistema de líquido electrolítico para atender o ambiente de baixa temperatura; Mellora a estrutura do electrodo positivo e negativo para acelerar a velocidade de transmisión e acurtar a distancia de transmisión; Controla a interface de electrólito sólido positivo e negativo para reducir a impedancia.
(1) aditivos electrolíticos
En xeral, o uso de aditivos funcionais é unha das formas máis eficaces e económicas de mellorar o rendemento da batería a baixa temperatura e axudar a formar a película SEI ideal. Na actualidade, os principais tipos de aditivos son os aditivos a base de isocianato, os aditivos a base de xofre, os aditivos líquidos iónicos e os aditivos inorgánicos de sal de litio.
Por exemplo, os aditivos a base de sulfito de dimetilo (DMS) a base de xofre, cunha actividade redutora adecuada, e debido a que os seus produtos de redución e a unión de ións de litio son máis débiles que o sulfato de vinilo (DTD), o alivio do uso de aditivos orgánicos aumentará a impedancia da interface para construír un máis estable e mellor condutividade iónica da película de interface de electrodo negativo. Os ésteres de sulfito representados polo sulfito de dimetilo (DMS) teñen unha elevada constante dieléctrica e un amplo rango de temperaturas de funcionamento.
(2) O disolvente do electrólito
O electrólito tradicional da batería de iones de litio consiste en disolver 1 mol de hexafluorofosfato de litio (LiPF6) nun disolvente mixto, como EC, PC, VC, DMC, carbonato de metilo etilo (EMC) ou carbonato de dietilo (DEC), onde a composición de o disolvente, o punto de fusión, a constante dieléctrica, a viscosidade e a compatibilidade co sal de litio afectarán seriamente a temperatura de funcionamento da batería. Na actualidade, o electrólito comercial é fácil de solidificar cando se aplica a un ambiente de baixa temperatura de -20 ℃ e inferior, a baixa constante dieléctrica dificulta a disociación do sal de litio e a viscosidade é demasiado alta para facer que a resistencia interna da batería sexa baixa. plataforma de tensión. As baterías de ión-litio poden ter un mellor rendemento a baixa temperatura optimizando a relación de disolventes existente, como optimizando a formulación do electrólito (EC:PC:EMC=1:2:7) para que o electrodo negativo de TiO2(B)/grafeno teña A capacidade de ~240 mA h g-1 a -20 ℃ e 0,1 A g-1 de densidade de corrente. Ou desenvolver novos disolventes electrolíticos a baixa temperatura. O mal rendemento das baterías de ión-litio a baixas temperaturas está relacionado principalmente coa lenta desolvación de Li+ durante o proceso de incrustación de Li+ no material do electrodo. Pódense seleccionar substancias con baixa enerxía de unión entre o Li+ e as moléculas de disolvente, como o 1,3-dioxopentileno (DIOX), e utilízase titanato de litio a nanoescala como material de electrodo para montar a proba da batería para compensar o coeficiente de difusión reducido do material do electrodo a temperaturas ultra baixas, para conseguir un mellor rendemento a baixas temperaturas.
(3) sal de litio
Na actualidade, o ión comercial LiPF6 ten alta condutividade, altos requisitos de humidade no ambiente, escasa estabilidade térmica e gases malos como o HF na reacción da auga son fáciles de causar perigos de seguridade. A película de electrólito sólido producida polo borato de difluoroxalato de litio (LiODFB) é o suficientemente estable e ten un mellor rendemento a baixas temperaturas e un rendemento máis elevado. Isto débese a que o LiODFB ten as vantaxes tanto do borato de dioxalato de litio (LiBOB) como do LiBF4.
3. Resumo
O rendemento a baixa temperatura das baterías de ión-litio verase afectado por moitos aspectos, como os materiais dos electrodos e os electrólitos. A mellora integral desde múltiples perspectivas, como os materiais dos electrodos e o electrólito, pode promover a aplicación e o desenvolvemento de baterías de ión-litio, e a perspectiva de aplicación das baterías de litio é boa, pero a tecnoloxía debe ser desenvolvida e perfeccionada en investigacións posteriores.
Hora de publicación: 27-Xul-2023