Í umhverfi við lágt hitastig er frammistaða litíumjónarafhlöðunnar ekki tilvalin.Þegar almennt notaðar litíumjónarafhlöður virka við -10°C mun hámarks hleðslu- og afhleðslugeta þeirra og tengispenna minnka verulega miðað við venjulegt hitastig [6], þegar afhleðsluhitastigið fer niður í -20°C mun tiltæk afkastageta Jafnvel minnkað í 1/3 við stofuhita 25 ° C, þegar losunarhitastigið er lægra, geta sumar litíum rafhlöður ekki einu sinni hlaðið og losað starfsemi, farið í "dauð rafhlaða" ástand.
1, Eiginleikar litíumjónarafhlöður við lágt hitastig
(1) Stórskóp
Einkennandi breytingar á litíumjónarafhlöðu við lágt hitastig eru sem hér segir: með stöðugri lækkun hitastigs eykst ohmska viðnámið og skautunarviðnámið í mismunandi gráðum;Afhleðsluspenna litíumjónarafhlöðunnar er lægri en venjulegt hitastig.Við hleðslu og afhleðslu við lágan hita hækkar eða lækkar rekstrarspenna þess hraðar en við venjulegt hitastig, sem leiðir til verulegrar lækkunar á hámarks nothæfum getu og afli.
(2) Smásjá
Afköst breytinga á litíumjónarafhlöðum við lágt hitastig eru aðallega vegna áhrifa eftirfarandi mikilvægra þátta.Þegar umhverfishitastigið er lægra en -20 ℃, storknar fljótandi raflausnin, seigja hans eykst verulega og jónaleiðni þess minnkar.Litíumjónadreifing í jákvæðum og neikvæðum rafskautsefnum er hæg;Litíumjón er erfitt að leysa upp og sending hennar í SEI filmu er hæg og hleðsluflutningsviðnám eykst.Lithium dendrite vandamálið er sérstaklega áberandi við lágan hita.
2, Til að leysa lághitaframmistöðu litíumjónarafhlöðu
Hannaðu nýtt rafgreiningarvökvakerfi til að mæta lághitaumhverfinu;Bættu jákvæðu og neikvæðu rafskautsbygginguna til að flýta fyrir sendingarhraðanum og stytta sendingarvegalengdina;Stjórnaðu jákvæðu og neikvæðu viðmóti fyrir fast raflausn til að draga úr viðnám.
(1) raflausnaraukefni
Almennt séð er notkun hagnýtra aukefna ein áhrifaríkasta og hagkvæmasta leiðin til að bæta lághitaafköst rafhlöðunnar og hjálpa til við að mynda hina fullkomnu SEI filmu.Sem stendur eru helstu tegundir aukefna ísósýanati byggt aukefni, brennisteins byggt aukefni, jónandi vökva aukefni og ólífræn litíum salt aukefni.
Til dæmis, dímetýl súlfít (DMS) aukefni sem byggjast á brennisteini, með viðeigandi afoxandi virkni, og vegna þess að afoxunarafurðir þess og litíumjónabinding er veikari en vínýlsúlfat (DTD), mun það að draga úr notkun lífrænna aukefna auka viðnám viðmóta, til að byggja upp stöðugri og betri jónaleiðni neikvæðu rafskautsviðmótfilmunnar.Súlfítesterarnir sem táknaðir eru með dímetýlsúlfíti (DMS) hafa háan rafstuðul og breitt rekstrarhitasvið.
(2) Leysir raflausnarinnar
Hefðbundinn litíumjón rafhlaða raflausn er að leysa upp 1 mól af litíumhexaflúorfosfati (LiPF6) í blandað leysi, svo sem EC, PC, VC, DMC, metýletýlkarbónat (EMC) eða díetýlkarbónat (DEC), þar sem samsetning leysirinn, bræðslumark, rafstuðull, seigja og samhæfni við litíumsalt mun hafa alvarleg áhrif á rekstrarhitastig rafhlöðunnar.Eins og er, er auðvelt að storkna raflausnina í atvinnuskyni þegar hann er borinn á lághita umhverfið -20 ℃ og lægri, lágur rafstuðull gerir litíumsaltið erfitt að sundra og seigjan er of há til að gera innri viðnám rafhlöðunnar og lágt. spennupallur.Lithium-ion rafhlöður geta haft betri lághitaafköst með því að fínstilla núverandi leysihlutfall, svo sem með því að fínstilla raflausnsamsetninguna (EC:PC:EMC=1:2:7) þannig að TiO2(B)/grafen neikvæð rafskaut hafi A getu ~240 mA h g-1 við -20 ℃ og 0,1 A g-1 straumþéttleiki.Eða þróa nýja lághita raflausn leysiefni.Slæm frammistaða litíumjónarafhlöðu við lágt hitastig er aðallega tengd hægri upplausn Li+ meðan á Li+ innfellingu stendur í rafskautsefninu.Hægt er að velja efni með litla bindingarorku milli Li+ og leysisameinda, svo sem 1,3-díoxópentýlen (DIOX), og litíumtítanat á nanóskala er notað sem rafskautsefni til að setja saman rafhlöðuprófið til að vega upp á móti minnkaðan útbreiðslustuðul rafskautsefni við ofurlágt hitastig, til að ná betri afköstum við lágt hitastig.
(3) litíumsalt
Sem stendur hefur LiPF6 jónin í atvinnuskyni mikla leiðni, mikla rakaþörf í umhverfinu, lélegan hitastöðugleika og slæmar lofttegundir eins og HF í viðbrögðum við vatn eru auðvelt að valda öryggisáhættu.Fasta saltafilman sem framleidd er af litíum tvíflúoroxalat bórat (LiODFB) er nógu stöðug og hefur betri afköst við lágan hita og hærri afköst.Þetta er vegna þess að LiODFB hefur kosti bæði litíumdíoxalatbórats (LiBOB) og LiBF4.
3. Samantekt
Lágt hitastig litíumjónarafhlöður verða fyrir áhrifum af mörgum þáttum eins og rafskautsefnum og raflausnum.Alhliða endurbætur frá mörgum sjónarhornum eins og rafskautsefni og raflausn geta stuðlað að notkun og þróun litíumjónarafhlöðu og umsóknarhorfur litíumrafhlöðu eru góðar, en tæknin þarf að þróa og fullkomna í frekari rannsóknum.
Birtingartími: 27. júlí 2023