Með hraðri þróun rafknúinna ökutækja um allan heim hefur markaðsstærð rafknúinna ökutækja náð 1 trilljón Bandaríkjadala árið 2020 og mun halda áfram að vaxa um meira en 20% á ári í framtíðinni.Þess vegna, rafknúin farartæki sem helsti flutningsmáti, afköst kröfur um rafhlöður verða sífellt háar og ekki ætti að hunsa áhrif rafhlöðunnar á afköst rafhlöðunnar í lághitaumhverfi.Helstu ástæður fyrir rotnun rafhlöðunnar í lághitaumhverfi eru: Í fyrsta lagi hefur lágt hitastig áhrif á litla innri viðnám rafhlöðunnar, hitauppstreymissvæðið er stórt og innra viðnám rafhlöðunnar eykst.Í öðru lagi, rafhlaðan innan og utan hleðsluflutningsgetu er léleg, rafhlaðan aflögun mun eiga sér stað þegar staðbundin óafturkræf pólun.Í þriðja lagi er lágt hitastig raflausna sameindahreyfingarinnar hægt og erfitt að dreifa í tíma þegar hitastigið hækkar.Þess vegna er hrörnun rafhlöðu við lágt hitastig alvarleg, sem leiðir til alvarlegrar skerðingar á frammistöðu rafhlöðunnar.
1, Staða lághita rafhlöðutækni
Tæknilegar og efnislegar kröfur um frammistöðu litíumjónarafhlöðu sem eru unnar við lágt hitastig eru háar.Alvarleg frammistöðurýrnun litíumjónarafhlöðunnar í lághitaumhverfi stafar af aukinni innri viðnám, sem leiðir til erfiðleika við dreifingu salta og stytta líftíma frumuhringrásarinnar.Þess vegna hafa rannsóknir á lághita rafhlöðutækni tekið nokkrum framförum á undanförnum árum.Hefðbundnar háhita litíumjónarafhlöður hafa lélega háhitaafköst og árangur þeirra er enn óstöðug við lághitaskilyrði;mikið magn af lághita frumum, lítil afköst og léleg afköst hringrásar við lágt hitastig;skautun er verulega sterkari við lágan hita en við háan hita;aukin seigja raflausnar við lágt hitastig leiðir til fækkunar á fjölda hleðslu/losunarlota;minnkað öryggi frumna og minni endingu rafhlöðunnar við lágan hita;og minni afköst í notkun við lágt hitastig.Að auki hefur stutt líftími rafhlöðunnar við lágt hitastig og öryggisáhætta lághitafrumna sett fram nýjar kröfur um öryggi rafgeyma.Þess vegna er þróun stöðugra, öruggra, áreiðanlegra og langlífa rafhlöðuefna fyrir lághitaumhverfi í brennidepli í rannsóknum á lághita litíumjónarafhlöðum.Á þessari stundu eru nokkur lághita litíumjón rafhlöðuefni: (1) litíummálm rafskautaefni: litíummálmur er mikið notaður í rafknúnum ökutækjum vegna mikils efnafræðilegs stöðugleika, mikillar rafleiðni og lághitahleðslu og -úthleðslu;(2) kolefnisskautaefni eru mikið notuð í rafknúnum ökutækjum vegna góðrar hitaþols, lághitalotuframmistöðu, lítillar rafleiðni og lághita hringrásarlífs við lágt hitastig;(3) kolefnisskautaefni eru mikið notuð í rafknúnum ökutækjum vegna góðrar hitaþols, lághita hringrásar, lítillar rafleiðni og lághita hringrásarlífs.í;(3) lífræn raflausn hafa góða frammistöðu við lágt hitastig;(4) fjölliða raflausnir: fjölliða sameindakeðjur eru tiltölulega stuttar og hafa mikla sækni;(5) ólífræn efni: ólífræn fjölliður hafa góða frammistöðubreytur (leiðni) og góða samhæfni milli raflausnarvirkni;(6) málmoxíð eru minni;(7) ólífræn efni: ólífræn fjölliður osfrv.
2、 Áhrif lághitaumhverfis á litíum rafhlöðu
Endingartími litíumrafhlöðu fer aðallega eftir losunarferlinu, en lágt hitastig er þáttur sem hefur meiri áhrif á endingu litíumvara.Venjulega, við lágt hitastig, mun yfirborð rafhlöðunnar gangast undir fasabreytingu sem veldur skemmdum á yfirborðsbyggingu, ásamt afkastagetu og minnkun frumugetu.Við háhitaskilyrði myndast gas í frumunni, sem mun flýta fyrir hitadreifingu;við lágt hitastig er ekki hægt að losa gas í tíma, sem flýtir fyrir fasabreytingu rafhlöðuvökva;því lægra sem hitastigið er, því meira gas myndast og því hægar er fasabreyting rafhlöðuvökva.Þess vegna er innri efnisbreyting rafhlöðunnar róttækari og flóknari við lágt hitastig og það er auðveldara að mynda lofttegundir og fast efni inni í rafhlöðuefninu;á sama tíma mun lágt hitastig leiða til röð eyðileggjandi viðbragða eins og óafturkræfs efnatengisbrots á tengi bakskautsefnisins og raflausnar;það mun einnig leiða til minnkunar á sjálfsamsetningu raflausna og líftíma;flutningsgeta litíumjónahleðslu til raflausnarinnar mun minnka;hleðslu- og afhleðsluferlið mun valda röð keðjuverkunar eins og skautunarfyrirbæri við hleðsluflutning á litíumjónum, hrörnun rafhlöðunnar og innri streitulosun, sem hefur áhrif á hringrásarlíf og orkuþéttleika litíumjónarafhlöðu og aðrar aðgerðir.Því lægra sem hitastigið er við lágt hitastig, því ákafari og flóknari eru hin ýmsu eyðileggingarhvörf eins og redoxviðbrögð á yfirborði rafhlöðunnar, hitauppstreymi, fasabreyting inni í frumunni og jafnvel algjör eyðilegging mun aftur á móti koma af stað röð af keðjuverkunum eins og raflausn. sjálfsamsetning, því hægari sem viðbragðshraðinn er, því alvarlegri rýrnun rafhlöðunnar og því lakari er flutningsgeta litíumjónahleðslu við háan hita.
3、 Lágt hitastig á framvindu litíum rafhlöðutæknirannsóknahorfa
Í lághitaumhverfinu verður öryggi, hringrásarlíf og stöðugleiki frumuhita rafhlöðunnar fyrir áhrifum og ekki er hægt að hunsa áhrif lágs hitastigs á líftíma litíum rafhlöður.Á þessari stundu hafa rannsóknir og þróun rafhlöðutækni við lágt hitastig sem notar þind, raflausn, jákvæð og neikvæð rafskautsefni og aðrar aðferðir náð nokkrum framförum.Í framtíðinni ætti að bæta þróun lághita litíum rafhlöðu tækni frá eftirfarandi þáttum: (1) þróun litíum rafhlöðu efniskerfis með mikilli orkuþéttleika, langan líftíma, lága dempun, lítil stærð og litlum tilkostnaði við lágt hitastig. ;(2) stöðugar endurbætur á innri viðnámsstýringu rafhlöðunnar með burðarvirkishönnun og efnisframleiðslutækni;(3) við þróun á afkastagetu, litlum tilkostnaði litíum rafhlöðukerfi, ætti að borga eftirtekt til raflausnaaukefna, litíumjóna og rafskauts- og bakskautsviðmóts og innra virks efnis og annarra lykilþátta sem hafa áhrif;(4) bæta frammistöðu rafhlöðuhringsins (hleðsla og afhleðsla sérstakra orku), hitastöðugleika rafhlöðunnar í lághitaumhverfi, öryggi litíumrafhlöðu í lághitaumhverfi og annarri þróun rafhlöðutækni;(5) þróa mikla öryggisafköst, háan kostnað og ódýran rafhlöðukerfislausnir við lágt hitastig;(6) þróa lághita rafhlöðutengdar vörur og stuðla að notkun þeirra;(7) þróa afkastamikil lághitaþolin rafhlöðuefni og tækjatækni.
Auðvitað, til viðbótar við ofangreindar rannsóknarleiðbeiningar, eru einnig margar rannsóknarleiðbeiningar til að bæta enn frekar rafhlöðuafköst við lágt hitastig, bæta orkuþéttleika lághita rafhlöðu, draga úr niðurbroti rafhlöðu í lághitaumhverfi, lengja endingu rafhlöðunnar og aðrar rannsóknir framfarir;en mikilvægara atriðið er hvernig á að ná háum afköstum, miklu öryggi, litlum tilkostnaði, miklum drægni, langt líf og litlum tilkostnaði markaðssetningu rafhlaðna við lágt hitastig er núverandi Rannsóknin þarf að einbeita sér að því að brjótast í gegnum og leysa vandamálið.
Birtingartími: 22. nóvember 2022