Prečo sa kapacita lítiovej batérie v zime znižuje

Prečo sa kapacita lítiovej batérie v zime znižuje

Prečo sa kapacita lítiovej batérie v zime znižuje?

  Od vstupu na trh sa lítium-iónové batérie široko používajú kvôli ich výhodám, ako je dlhá životnosť, veľká špecifická kapacita a žiadny pamäťový efekt. Používanie lítium-iónových batérií pri nízkej teplote má problémy, ako je nízka kapacita, silný útlm, nízka rýchlosť cyklu, zjavný vývoj lítia a nevyvážené vyberanie a vkladanie lítia. S neustálym rozširovaním aplikačných oblastí sú však obmedzenia, ktoré prináša slabý výkon lítium-iónových batérií pri nízkych teplotách, čoraz zreteľnejšie.

Odkedy lítium-iónové batérie vstúpili na trh, sú široko používané vďaka svojim výhodám, ako je dlhá životnosť, veľká špecifická kapacita a žiadny pamäťový efekt. Lítium-iónové batérie používané pri nízkych teplotách majú problémy, ako je nízka kapacita, vážny útlm, nízka rýchlosť cyklu, zjavné zrážanie lítia a nevyvážená deinterkalácia a deinterkalácia lítia. Ako sa však aplikačné oblasti naďalej rozširujú, obmedzenia spôsobené slabým výkonom lítium-iónových batérií pri nízkych teplotách sú čoraz zreteľnejšie.

Podľa správ je vybíjacia kapacita lítium-iónových batérií pri -20 ℃ len asi 31,5 % kapacity pri izbovej teplote. Tradičné lítium-iónové batérie fungujú pri teplotách medzi -20~+55 ℃. V oblastiach, ako je letectvo, vojenské a elektrické vozidlá, sa však vyžaduje, aby batéria mohla normálne fungovať pri teplote -40 ℃. Preto má zlepšenie nízkoteplotných vlastností lítium-iónových batérií veľký význam.

Podľa správ je vybíjacia kapacita lítium-iónových batérií pri -20 °C len asi 31,5 % kapacity pri izbovej teplote. Prevádzková teplota tradičných lítium-iónových batérií je medzi -20 ~ + 55 ℃. V leteckom a kozmickom priemysle, vo vojenskom priemysle, elektrických vozidlách a iných oblastiach sa však vyžaduje, aby batérie normálne fungovali pri teplote -40 °C. Preto má zlepšenie nízkoteplotných vlastností lítium-iónových batérií veľký význam.

Faktory obmedzujúce výkon lítium-iónových batérií pri nízkych teplotách

Faktory obmedzujúce výkon lítium-iónových batérií pri nízkych teplotách

• V prostredí s nízkou teplotou sa viskozita elektrolytu zvyšuje a dokonca čiastočne tuhne, čo vedie k zníženiu vodivosti lítium-iónových batérií.
• V prostredí s nízkou teplotou sa viskozita elektrolytu zvyšuje a dokonca čiastočne tuhne, čím sa znižuje vodivosť lítium-iónových batérií.
  
• Kompatibilita medzi elektrolytom, zápornou elektródou a separátorom sa zhoršuje v prostredí s nízkou teplotou.
• V prostredí s nízkou teplotou sa kompatibilita medzi elektrolytom, zápornou elektródou a separátorom zhoršuje.
  
• Na zápornej elektróde lítium-iónových batérií v prostredí s nízkou teplotou dochádza k silnému zrážaniu lítia a vyzrážané kovové lítium reaguje s elektrolytom, čo vedie k ukladaniu jeho produktov a zväčšeniu hrúbky rozhrania pevného elektrolytu (SEI).
• Lítium sa vážne vyzráža zo zápornej elektródy lítium-iónových batérií v prostredí s nízkou teplotou a vyzrážané kovové lítium reaguje s elektrolytom a ukladanie produktu spôsobuje zvýšenie hrúbky rozhrania pevného elektrolytu (SEI).
  
• V prostredí s nízkou teplotou sa difúzny systém lítium-iónových batérií v aktívnom materiáli znižuje a impedancia prenosu náboja (Rct) sa výrazne zvyšuje.
• V prostredí s nízkou teplotou sa difúzny systém v aktívnom materiáli lítium-iónových batérií znižuje a výrazne sa zvyšuje odpor prenosu náboja (Rct).
  

Skúmanie faktorov ovplyvňujúcich výkon lítium-iónových batérií pri nízkych teplotách

Diskusia o faktoroch ovplyvňujúcich výkon lítium-iónových batérií pri nízkych teplotách

Odborný názor 1: Elektrolyt má najväčší vplyv na výkon lítium-iónových batérií pri nízkych teplotách a zloženie a fyzikálno-chemické vlastnosti elektrolytu majú dôležitý vplyv na výkon batérií pri nízkych teplotách. Problém, ktorému čelia nízkoteplotné cykly batérií, je ten, že viskozita elektrolytu sa zvyšuje, rýchlosť vedenia iónov sa spomaľuje a rýchlosť migrácie elektrónov vo vonkajšom obvode nezodpovedá, čo vedie k silnej polarizácii batérie a prudkému zníženie kapacity nabíjania a vybíjania. Najmä pri nabíjaní pri nízkych teplotách môžu lítiové ióny ľahko vytvárať lítiové dendrity na povrchu zápornej elektródy, čo vedie k zlyhaniu batérie.

Názor odborníka 1: Elektrolyt má najväčší vplyv na výkon lítium-iónových batérií pri nízkych teplotách Zloženie a fyzikálne a chemické vlastnosti elektrolytu majú dôležitý vplyv na výkon batérie pri nízkych teplotách. Problém, ktorému čelia batérie pri nízkych teplotách, je ten, že sa zvýši viskozita elektrolytu a rýchlosť vedenia iónov sa spomalí, čo má za následok nesúlad v rýchlosti migrácie elektrónov vo vonkajšom okruhu polarizované a kapacita nabíjania a vybíjania sa výrazne zníži. Najmä pri nabíjaní pri nízkych teplotách môžu lítiové ióny ľahko vytvárať lítiové dendrity na povrchu zápornej elektródy, čo spôsobuje zlyhanie batérie.

Výkon elektrolytu pri nízkych teplotách úzko súvisí s jeho vlastnou vodivosťou. Elektrolyty s vysokou vodivosťou transportujú ióny rýchlo a môžu mať väčšiu kapacitu pri nízkych teplotách. Čím viac lítiových solí disociuje v elektrolyte, tým väčšia je migrácia a tým vyššia je vodivosť. Čím vyššia je vodivosť a čím vyššia je rýchlosť vodivosti iónov, tým menšia je prijatá polarizácia a tým lepší je výkon batérie pri nízkych teplotách. Preto je vyššia vodivosť nevyhnutnou podmienkou na dosiahnutie dobrého nízkoteplotného výkonu lítium-iónových batérií.

Nízkoteplotný výkon elektrolytu úzko súvisí s vodivosťou samotného elektrolytu Elektrolyt s vysokou vodivosťou môže rýchlo transportovať ióny a môže vyvinúť väčšiu kapacitu pri nízkych teplotách. Čím viac solí lítia v elektrolyte je disociovaných, tým väčší je počet migrácií a tým vyššia je vodivosť. Vodivosť je vysoká a čím rýchlejšia je rýchlosť vodivosti iónov, tým menšia je polarizácia a tým lepší je výkon batérie pri nízkych teplotách. Vyššia vodivosť je preto nevyhnutnou podmienkou na dosiahnutie dobrého nízkoteplotného výkonu lítium-iónových batérií.

Vodivosť elektrolytu súvisí s jeho zložením a zníženie viskozity rozpúšťadla je jedným zo spôsobov, ako zlepšiť vodivosť elektrolytu. Dobrá tekutosť rozpúšťadiel pri nízkych teplotách je zárukou pre transport iónov a pevný elektrolytický film tvorený elektrolytom na zápornej elektróde pri nízkych teplotách je tiež kľúčovým faktorom ovplyvňujúcim vodivosť lítiových iónov a RSEI je hlavnou impedanciou lítium-iónového iónové batérie v prostredí s nízkou teplotou.

Vodivosť elektrolytu súvisí so zložením elektrolytu Zníženie viskozity rozpúšťadla je jedným zo spôsobov, ako zlepšiť vodivosť elektrolytu. Dobrá tekutosť rozpúšťadla pri nízkych teplotách zabezpečuje transport iónov a pevný elektrolytický film tvorený elektrolytom na zápornej elektróde pri nízkych teplotách je tiež kľúčom k ovplyvneniu vodivosti lítium-iónových a RSEI je hlavnou impedanciou lítium-iónových batérií. v prostredí s nízkou teplotou.

Expert 2: Hlavným faktorom obmedzujúcim výkon lítium-iónových batérií pri nízkych teplotách je skôr rýchlo rastúca impedancia difúzie Li+ pri nízkych teplotách než membrána SEI.

Expert 2: Hlavným faktorom obmedzujúcim výkon lítium-iónových batérií pri nízkych teplotách je prudký nárast difúzneho odporu Li+ pri nízkych teplotách, nie SEI film.

Nízkoteplotné charakteristiky materiálov s kladnými elektródami pre lítium-iónové batérie

Nízkoteplotné vlastnosti katódových materiálov lítium-iónových batérií

1. Nízkoteplotné charakteristiky vrstvených pozitívnych elektródových materiálov

1. Nízkoteplotné charakteristiky katódových materiálov s vrstvenou štruktúrou

Vrstvená štruktúra s bezkonkurenčným rýchlostným výkonom v porovnaní s jednorozmernými lítium-iónovými difúznymi kanálmi a štrukturálnou stabilitou trojrozmerných kanálov je prvým komerčne dostupným kladným elektródovým materiálom pre lítium-iónové batérie. Medzi jeho reprezentatívne látky patrí LiCoO2, Li (Co1 xNix) O2 a Li (Ni, Co, Mn) O2.

Vrstvená štruktúra má nielen bezkonkurenčný rýchlostný výkon jednorozmerných lítium-iónových difúznych kanálov, ale má aj štrukturálnu stabilitu trojrozmerných kanálov. Je to prvý komerčný katódový materiál lítium-iónových batérií. Medzi jeho reprezentatívne látky patria LiCoO2, Li(Co1-xNix)O2 a Li(Ni,Co,Mn)O2 atď.

Xie Xiaohua a kol. študoval LiCoO2/MCMB a testoval jeho charakteristiky nabíjania a vybíjania pri nízkej teplote.

Xie Xiaohua a ďalší použili LiCoO2/MCMB ako výskumný objekt a testovali jeho charakteristiky nabíjania a vybíjania pri nízkej teplote.

Výsledky ukázali, že keď teplota klesala, plató výboja sa znížilo z 3,762 V (0 ℃) na 3,207 V (-30 ℃); Celková kapacita batérie sa tiež prudko znížila zo 78,98 mA · h (0 ℃) na 68,55 mA · h (-30 ℃).

Výsledky ukazujú, že keď teplota klesá, jeho vybíjacia platforma klesá z 3,762 V (0℃) na 3,207 V (–30℃) aj jeho celková kapacita batérie prudko klesne z 78,98 mAh·h (0℃) na 68,55 mAh·h; (-30 °C).

2. Nízkoteplotné charakteristiky spinelových štruktúrovaných katódových materiálov

2. Nízkoteplotné charakteristiky katódových materiálov spinelovej štruktúry

Katódový materiál LiMn2O4 so spinelovou štruktúrou má výhody nízkej ceny a netoxicity vďaka absencii Co prvku.

Katódový materiál so štruktúrou spinelu LiMn2O4 neobsahuje prvok Co, takže má výhody nízkej ceny a netoxicity.

Avšak variabilné valenčné stavy Mn a Jahn Tellerov efekt Mn3+ majú za následok štrukturálnu nestabilitu a slabú reverzibilitu tejto zložky.

Variabilný valenčný stav Mn a Jahn-Tellerov efekt Mn3+ však vedú k štrukturálnej nestabilite a zlej reverzibilite tejto zložky.

Peng Zhengshun a kol. poukázal na to, že rôzne spôsoby prípravy majú veľký vplyv na elektrochemický výkon katódových materiálov LiMn2O4. Zoberme si Rct ako príklad: Rct LiMn2O4 syntetizovaného metódou vysokoteplotnej pevnej fázy je výrazne vyššie ako Rct syntetizované metódou sol gélu a tento jav sa odráža aj v koeficiente difúzie lítnych iónov. Hlavným dôvodom je, že rôzne metódy syntézy majú významný vplyv na kryštalinitu a morfológiu produktov.

Peng Zhengshun a kol. poukázali na to, že rôzne spôsoby prípravy majú väčší vplyv na elektrochemický výkon katódových materiálov LiMn2O4. Ako príklad uvedieme Rct: Rct LiMn2O4 syntetizovaného vysokoteplotnou metódou v tuhej fáze je výrazne vyššie ako pri syntetizovaní. metódou sol-gel a tento jav sa vyskytuje v iónoch lítia a odráža sa aj v koeficiente difúzie. Dôvodom je najmä veľký vplyv rôznych metód syntézy na kryštalinitu a morfológiu produktu.

3. Nízkoteplotné charakteristiky katódových materiálov fosfátového systému

3. Nízkoteplotné charakteristiky katódových materiálov fosfátového systému

LiFePO4 sa spolu s ternárnymi materiálmi stal hlavným kladným elektródovým materiálom pre napájacie batérie vďaka vynikajúcej objemovej stabilite a bezpečnosti. 

Katódový materiál so štruktúrou spinelu LiMn2O4 neobsahuje prvok Co, takže má výhody nízkej ceny a netoxicity.

Nízka výkonnosť fosforečnanu lítneho pri nízkych teplotách je spôsobená najmä jeho materiálom, ktorý je izolátorom, nízkou elektronickou vodivosťou, zlou difúziou lítium-iónových iónov a zlou vodivosťou pri nízkych teplotách, čo zvyšuje vnútorný odpor batérie a je značne ovplyvnené polarizáciou. , ktoré bránia nabíjaniu a vybíjaniu batérie, čo vedie k neuspokojivému výkonu pri nízkych teplotách.

Vďaka svojej vynikajúcej objemovej stabilite a bezpečnosti sa LiFePO4 spolu s ternárnymi materiálmi stal hlavným telom súčasných katódových materiálov pre napájacie batérie. Nízka výkonnosť fosforečnanu lítno-železitého pri nízkych teplotách je spôsobená hlavne tým, že samotný materiál je izolátor s nízkou elektrónovou vodivosťou, zlou difúziou lítium-iónových iónov a zlou vodivosťou pri nízkych teplotách, čo zvyšuje vnútorný odpor batérie. polarizácia a bráni nabíjaniu a vybíjaniu batérie. Výkon pri nízkej teplote preto nie je ideálny.

Pri štúdiu správania sa pri nabíjaní a vybíjaní LiFePO4 pri nízkych teplotách Gu Yijie et al. zistili, že jeho Coulombická účinnosť klesla zo 100 % pri 55 °C na 96 % pri 0 °C a 64 % pri -20 °C; Vybíjacie napätie klesá z 3,11 V pri 55 ℃ na 2,62 V pri -20 ℃.

Keď Gu Yijie et al študovali správanie sa pri nabíjaní a vybíjaní LiFePO4 pri nízkych teplotách, zistili, že jeho Coulombická účinnosť klesla zo 100 % pri 55 °C na 96 % pri 0 °C a 64 % pri -20 °C napätie kleslo z 3,11 V pri 55 °C Znižuje sa na 2,62 V pri –20 °C.

Xing a spol. modifikovali LiFePO4 pomocou nanokarbónu a zistili, že pridanie nanokarbónových vodivých činidiel znížilo citlivosť elektrochemického výkonu LiFePO4 na teplotu a zlepšilo jeho výkon pri nízkych teplotách; Vybíjacie napätie modifikovaného LiFePO4 sa znížilo z 3,40 V pri 25 ℃ na 3,09 V pri -25 ℃, s poklesom iba o 9,12 %; A jeho účinnosť batérie je 57,3% pri -25 ℃, čo je viac ako 53,4% bez nanokarbónových vodivých činidiel.

Xing a kol. použili nanokarbón na modifikáciu LiFePO4 a zistili, že po pridaní nanokarbónového vodivého činidla bol elektrochemický výkon LiFePO4 menej citlivý na teplotu a po modifikácii sa zlepšil výkon pri nízkych teplotách Vybíjacie napätie kleslo z 3,40 V pri 25 ℃ na 3,09 V pri –25 ℃, pokles len o 9,12 % a účinnosť batérie pri –25 ℃ bola 57,3 %, vyššia ako 53,4 % bez nanokarbónového vodivého činidla.

LiMnPO4 v poslednej dobe vzbudil medzi ľuďmi veľký záujem. Výskum zistil, že LiMnPO4 má výhody, ako je vysoký potenciál (4,1 V), žiadne znečistenie, nízka cena a veľká špecifická kapacita (170 mAh/g). Avšak kvôli nižšej iónovej vodivosti LiMnPO4 v porovnaní s LiFePO4 sa v praxi často používa Fe na čiastočnú náhradu Mn za vzniku tuhých roztokov LiMn0,8Fe0,2PO4.

V poslednej dobe vzbudil veľký záujem LiMnPO4. Výskum zistil, že LiMnPO4 má výhody vysokého potenciálu (4,1 V), žiadne znečistenie, nízku cenu a veľkú špecifickú kapacitu (170 mAh/g). Avšak vzhľadom na nižšiu iónovú vodivosť LiMnPO4 ako LiFePO4 sa v praxi často používa Fe na čiastočnú náhradu Mn za vzniku tuhého roztoku LiMn0,8Fe0,2PO4.

Nízkoteplotné charakteristiky materiálov záporných elektród pre lítium-iónové batérie

Nízkoteplotné vlastnosti anódových materiálov lítium-iónových batérií

V porovnaní s materiálmi s kladnými elektródami je fenomén nízkoteplotnej degradácie materiálov záporných elektród v lítium-iónových batériách závažnejší, a to najmä z nasledujúcich troch dôvodov:

V porovnaní s katódovými materiálmi je poškodenie anódových materiálov lítium-iónových batérií pri nízkej teplote vážnejšie. Existujú tri hlavné dôvody:

• Počas nízkoteplotného vysokorýchlostného nabíjania a vybíjania je polarizácia batérie vážna a veľké množstvo kovového lítia sa ukladá na povrchu zápornej elektródy a reakčné produkty medzi kovom lítia a elektrolytom vo všeobecnosti nemajú vodivosť;
• Pri nabíjaní a vybíjaní pri nízkych teplotách a vysokých rýchlostiach je batéria silne polarizovaná a na povrchu zápornej elektródy sa ukladá veľké množstvo kovového lítia a reakčný produkt medzi kovovým lítiom a elektrolytom vo všeobecnosti nie je vodivý;
  
• Z termodynamického hľadiska obsahuje elektrolyt veľký počet polárnych skupín, ako sú C-O a C-N, ktoré môžu reagovať s materiálmi záporných elektród, čo vedie k filmom SEI, ktoré sú náchylnejšie na účinky nízkej teploty;
• Z termodynamického hľadiska elektrolyt obsahuje veľké množstvo polárnych skupín ako C–O a C–N, ktoré môžu reagovať s materiálom anódy a vytvorený SEI film je náchylnejší na nízku teplotu;
  
• Je ťažké vložiť lítium do uhlíkových záporných elektród pri nízkych teplotách, čo vedie k asymetrickému nabíjaniu a vybíjaniu.
• Pre uhlíkové záporné elektródy je ťažké vložiť lítium pri nízkych teplotách a dochádza k asymetrii pri nabíjaní a vybíjaní.
  

Výskum nízkoteplotných elektrolytov

Výskum nízkoteplotných elektrolytov

Elektrolyt hrá úlohu pri prenose Li+ v lítium-iónových batériách a jeho iónová vodivosť a tvorba filmu SEI majú významný vplyv na výkon batérie pri nízkych teplotách. Existujú tri hlavné ukazovatele na posúdenie kvality nízkoteplotných elektrolytov: iónová vodivosť, elektrochemické okno a aktivita elektródovej reakcie. Úroveň týchto troch ukazovateľov do značnej miery závisí od ich základných materiálov: rozpúšťadiel, elektrolytov (lítiových solí) a prísad. Preto štúdium nízkoteplotného výkonu rôznych častí elektrolytu má veľký význam pre pochopenie a zlepšenie nízkoteplotného výkonu batérií.

Elektrolyt hrá úlohu pri transporte Li+ v lítium-iónových batériách a jeho iónová vodivosť a vlastnosti tvorby filmu SEI majú významný vplyv na výkon batérie pri nízkych teplotách. Na posúdenie kvality nízkoteplotných elektrolytov existujú tri hlavné ukazovatele: iónová vodivosť, elektrochemické okno a reaktivita elektród. Hladiny týchto troch indikátorov závisia vo veľkej miere od ich základných materiálov: rozpúšťadla, elektrolytu (lítiovej soli) a prísad. Štúdium vlastností rôznych častí elektrolytu pri nízkych teplotách má preto veľký význam pre pochopenie a zlepšenie výkonu batérie pri nízkych teplotách.

• V porovnaní s reťazovými uhličitanmi majú elektrolyty na báze EC kompaktnú štruktúru, vysokú interakčnú silu a vyššiu teplotu topenia a viskozitu. Avšak veľká polarita spôsobená kruhovou štruktúrou často vedie k vysokej dielektrickej konštante. Vysoká dielektrická konštanta, vysoká iónová vodivosť a vynikajúci filmotvorný výkon rozpúšťadiel EC účinne zabraňujú spoločnému vloženiu molekúl rozpúšťadla, čo ich robí nevyhnutnými. Preto sú najbežnejšie používané nízkoteplotné elektrolytické systémy založené na EC a zmiešané s nízkomolekulovými rozpúšťadlami s nízkou teplotou topenia.
• V porovnaní s reťazcovým uhličitanom sú nízkoteplotné charakteristiky elektrolytu na báze EC to, že cyklický uhličitan má pevnú štruktúru, silnú silu, vyššiu teplotu topenia a viskozitu. Avšak veľká polarita spôsobená kruhovou štruktúrou často spôsobuje, že má veľkú dielektrickú konštantu. Veľká dielektrická konštanta, vysoká iónová vodivosť a vynikajúce filmotvorné vlastnosti EC rozpúšťadiel účinne zabraňujú spoločnému vloženiu molekúl rozpúšťadla, čo ich robí nevyhnutnými, a preto sú najčastejšie používané nízkoteplotné elektrolytické systémy založené na EC a následne zmiešané Small molekulové rozpúšťadlo s nízkou teplotou topenia.
  
• Lítiové soli sú dôležitou zložkou elektrolytov. Lítiové soli v elektrolytoch môžu nielen zlepšiť iónovú vodivosť roztoku, ale aj znížiť difúznu vzdialenosť Li+ v roztoku. Všeobecne povedané, čím vyššia je koncentrácia Li+ v roztoku, tým vyššia je jeho iónová vodivosť. Avšak koncentrácia lítiových iónov v elektrolyte nie je lineárne korelovaná s koncentráciou lítiových solí, ale má skôr parabolický tvar. Je to preto, že koncentrácia lítiových iónov v rozpúšťadle závisí od sily disociácie a asociácie lítiových solí v rozpúšťadle.

• Lítiová soľ je dôležitou zložkou elektrolytu. Lítiová soľ v elektrolyte môže nielen zvýšiť iónovú vodivosť roztoku, ale aj znížiť difúznu vzdialenosť Li+ v roztoku. Všeobecne povedané, čím väčšia je koncentrácia Li+ v roztoku, tým väčšia je jeho iónová vodivosť. Avšak koncentrácia lítiových iónov v elektrolyte nie je lineárne spojená s koncentráciou lítiovej soli, ale je parabolická. Je to preto, že koncentrácia lítiových iónov v rozpúšťadle závisí od sily disociácie a asociácie lítiovej soli v rozpúšťadle.

  
  

Výskum nízkoteplotných elektrolytov

Výskum nízkoteplotných elektrolytov

Okrem samotného zloženia batérie môžu mať na výkon batérie významný vplyv aj procesné faktory v praktickej prevádzke.

Okrem samotného zloženia batérie budú mať na výkon batérie veľký vplyv aj procesné faktory v skutočnej prevádzke.

(1) Proces prípravy. Yaqub a kol. študovali vplyv zaťaženia elektródy a hrúbky povlaku na nízkoteplotný výkon LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2/grafitových batérií a zistili, že pokiaľ ide o zachovanie kapacity, čím menšie je zaťaženie elektródy a čím tenšia je vrstva povlaku, tým lepšia je výkon pri nízkych teplotách.

(1) Proces prípravy. Yaqub a kol. študovali účinky zaťaženia elektródy a hrúbky povlaku na nízkoteplotný výkon batérií LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2/Grafit a zistili, že z hľadiska zachovania kapacity, čím menšie je zaťaženie elektródy a tým tenšia je vrstva povlaku. , tým lepší výkon pri nízkych teplotách.

(2) Stav nabíjania a vybíjania. Petzl a kol. študovali vplyv podmienok nízkoteplotného nabíjania a vybíjania na životnosť batérie a zistili, že keď je hĺbka vybitia veľká, spôsobí značnú stratu kapacity a skráti životnosť cyklu.

(2) Stav nabitia a vybitia. Petzl a kol. študovali vplyv nízkoteplotných stavov nabitia a vybitia na životnosť batérie a zistili, že keď je hĺbka vybitia veľká, spôsobí väčšiu stratu kapacity a skráti životnosť.

(3) Iné faktory. Povrchová plocha, veľkosť pórov, hustota elektród, zmáčavosť medzi elektródou a elektrolytom a separátor – to všetko ovplyvňuje výkon lítium-iónových batérií pri nízkych teplotách. Okrem toho nemožno ignorovať vplyv chýb materiálu a procesov na výkon batérií pri nízkych teplotách.

(3) Iné faktory. Povrchová plocha, veľkosť pórov, hustota elektród elektródy, zmáčavosť elektródy a elektrolytu a separátor ovplyvňujú výkon lítium-iónových batérií pri nízkych teplotách. Okrem toho nemožno ignorovať vplyv defektov materiálov a procesov na výkon batérií pri nízkych teplotách.

Zhrnutie

Zhrnúť

Aby sa zabezpečil výkon lítium-iónových batérií pri nízkych teplotách, je potrebné dobre vykonať nasledujúce body:

(1) Vytvorenie tenkého a hustého filmu SEI;

(2) Uistite sa, že Li+ má vysoký difúzny koeficient v účinnej látke;

(3) Elektrolyty majú vysokú iónovú vodivosť pri nízkych teplotách.

Okrem toho môže výskum zvoliť iný prístup a zamerať sa na iný typ lítium-iónových batérií – všetky polovodičové lítium-iónové batérie. V porovnaní s bežnými lítium-iónovými batériami sa očakáva, že všetky polovodičové lítium-iónové batérie, najmä všetky polovodičové tenkovrstvové lítium-iónové batérie, úplne vyriešia problémy s degradáciou kapacity a cyklickou bezpečnosťou batérií používaných pri nízkych teplotách.

Aby sa zabezpečil výkon lítium-iónových batérií pri nízkej teplote, je potrebné vykonať nasledujúce body:

(1) Vytvorte tenký a hustý film SEI;

(2) Uistite sa, že Li+ má veľký difúzny koeficient v aktívnom materiáli;

(3) Elektrolyt má vysokú iónovú vodivosť pri nízkych teplotách.

Okrem toho môže výskum nájsť aj iný spôsob, ako sa zamerať na iný typ lítium-iónovej batérie – celopevná lítium-iónová batéria. V porovnaní s konvenčnými lítium-iónovými batériami sa očakáva, že polovodičové lítium-iónové batérie, najmä polovodičové tenkovrstvové lítium-iónové batérie, úplne vyriešia problém útlmu kapacity a otázky bezpečnosti cyklu batérií používaných v nízke teploty.