Poukisa kapasite batri ityòm nan vin pi ba nan sezon fredi, finalman yon moun ka eksplike li!
Depi pil ityòm-ion antre nan mache a, yo te lajman itilize akòz avantaj yo nan lavi long, gwo kapasite espesifik, e pa gen okenn efè memwa. Ba itilizasyon tanperati nan pil ityòm-ion gen pwoblèm tankou kapasite ki ba, atansyon grav, pèfòmans pòv sik, depozisyon ityòm evidan, ak ekstraksyon ityòm inegal. Sepandan, ak ekspansyon an kontinyèl nan jaden aplikasyon, kontrent yo ki te koze pa pèfòmans nan pòv ki ba-tanperati nan pil ityòm-ion yo ap vin pi plis ak plis evidan.
Dapre rapò, kapasite egzeyat la nan pil ityòm-ion nan -20 °C se sèlman sou 31.5% nan sa a nan tanperati chanm. Tanperati a opere nan pil ityòm-ion tradisyonèl se ant -20 ak + 55 ° C. Sepandan, nan jaden yo nan ayewospasyal, endistri militè, machin elektrik, elatriye, batri a oblije travay nòmalman nan -40 °C. Se poutèt sa, li se nan gwo siyifikasyon amelyore pwopriyete yo ki ba-tanperati nan pil Li-ion.
Faktè mete restriksyon sou pèfòmans tanperati ki ba nan pil Li-ion
Nan yon anviwònman tanperati ki ba, viskozite a nan ogmantasyon yo elektwolit e menm pasyèlman solidifye, sa ki lakòz yon diminisyon nan kondwit la nan pil ityòm-ion. Konpatibilite ki genyen ant elektwolit la ak elektwòd negatif la ak separatè a vin pòv nan yon anviwònman tanperati ki ba. Elektwòd negatif nan batri ityòm-ion gen presipitasyon ityòm grav anba anviwònman an tanperati ki ba, ak presipitasyon ityòm nan metal reyaji ak elektwolit la, ak depozisyon pwodwi li yo mennen nan yon ogmantasyon nan epesè a nan koòdone nan solid-elektwolit (SEI). Nan anviwònman tanperati ki ba, sistèm nan difizyon nan pil Li-ion nan materyèl aktif diminye, ak rezistans transfè chaj la (Rct) ogmante siyifikativman.
Diskisyon sou faktè ki afekte pèfòmans tanperati ki ba nan pil li-ion
Opinyon ekspè 1: Elektwolit la gen pi gwo enpak sou pèfòmans nan tanperati ki ba-tanperati nan pil ityòm-ion, ak konpozisyon an ak pwopriyete fizyolojik nan elektwolit la gen yon enpak enpòtan sou pèfòmans nan tanperati ki ba-tanperati nan batri a. Pwoblèm yo te fè fas a pa batri a nan tanperati ki ba yo se: viskozite nan elektwolit la ap ogmante, vitès la kondisyon ion ap vin pi dousman, sa ki lakòz dezagreman nan vitès la migrasyon elektwonik nan sikwi a ekstèn, se konsa batri a pral grav polarizasyon, ak chaj la ak kapasite egzeyat ap diminye byen file. Espesyalman lè w ap chaje nan tanperati ki ba, ityòm ions fòmilè fasil dendrites sou sifas la nan elektwòd negatif la, sa ki lakòz echèk batri.
Pèfòmans tanperati ki ba nan elektwolit la se pre relasyon ak gwosè a nan kondwit la nan elektwolit la tèt li. Elektwolit la ak kondwit segondè transmèt iyon byen vit epi yo ka fè egzèsis plis kapasite nan tanperati ki ba. Plis dissociated sèl la ityòm nan elektwolit la, ki pi wo a kantite migrasyon ak pi wo a konduktivite a. Pi wo a kondiksyon elektrik la, pi vit pousantaj kondiksyon ion, mwens polarizasyon an, ak pi bon pèfòmans nan batri a nan tanperati ki ba. Se poutèt sa, pi wo konduktivite elektrik se yon kondisyon ki nesesè reyalize bon pèfòmans ki ba-tanperati nan pil ityòm-ion.
Konduktivite elektwolit la gen rapò ak konpozisyon elektwolit la, ak diminye viskozite nan sovgrè a se youn nan fason yo amelyore konduktivite a nan elektwolit la. Bon koulan nan sovgatif la nan tanperati ki ba se garanti a nan transpò ion, ak fim nan solid elektwolit ki te fòme pa elektwolit la nan elektwòd negatif nan tanperati ki ba se tou kle afekte kondisyon an nan iyon ityòm, ak RSEI se prensipal la nan pil ityòm ion nan anviwònman ki ba tanperati.
Ekspè 2: faktè prensipal limite pèfòmans nan tanperati ki ba nan pil ityòm-ion se pil la byen file ogmante Li + difizyon rezistans nan tanperati ki ba, pa fim nan SEI.
Ba pwopriyete tanperati nan materyèl katolik pou pil ityòm ion
1. Ba pwopriyete tanperati nan materyèl katolik ponpye
Estrikti a poze pa sèlman gen pèfòmans nan pousantaj enkonparab nan yon sèl-dimansyon chanèl ityòm ion difizyon, men tou, gen estabilite nan estriktirèl nan chanèl twa dimansyon. Li se materyèl la pi bonè katodesiklèt pou pil ityòm ion. Sibstans reprezantan li yo se LiCoO2, Li (Co1-xNix) O2 ak Li (Ni, Co, Mn) O2 ak sou sa.
Xie Xiaohua et al. te pran LiCoO2 / MCMB kòm objè a rechèch ak teste karakteristik ki ba-tanperati li yo.
Rezilta yo montre ke ak diminisyon an nan tanperati, platfòm la egzeyat gout soti nan 3.762V (0 ° C) a 3.207V (-30 °C); kapasite batri total la tou diminye byen file soti nan 78.98mA ·h (0 °C) a 68.55mA ·h (–30 °C).
2. Karakteristik ki ba-tanperati nan materyèl katolik estriktire
Estrikti a spinel Limn2O4 materyèl katolik gen avantaj ki genyen nan pri ki ba ak ki pa toksisite paske li pa gen eleman Co.
Sepandan, valans valans lan nan Mn ak efè a Jahn-Teller nan Mn3 + mennen nan enstabilite estriktirèl ak revèsiblite pòv nan eleman sa a.
Peng Zhengshun et al. montre ke diferan metòd preparasyon gen yon gwo enfliyans sou pèfòmans nan elektwochimik nan Limn2O4 materyèl katolik. Lè w ap pran Rct kòm yon egzanp: RK la nan Limn2O4 sentèz pa metòd tanperati solid-faz se siyifikativman pi wo pase sa yo ki an metòd sol-jèl, ak fenomèn sa a se nan metòd la ityòm. Koefisyan difizyon an tou reflete. Rezon ki fè la se ke diferan metòd sentetizè gen gwo enfliyans sou kristalite a ak mòfoloji nan pwodwi yo.
3. Ba karakteristik tanperati nan materyèl katolik nan sistèm fosfat
Akòz estabilite ekselan li yo ak sekirite, LiFePO4, ansanm ak materyèl tènè, te vin kò prensipal la nan materyèl pouvwa aktyèl la. Pèfòmans tanperati ki ba nan fosfat fè ityòm se sitou akòz lefèt ke materyèl la tèt li se yon izolan, ak kondwit elektwonik ki ba, difizyon ion pòv, ak kondwit pòv nan tanperati ki ba, ki ogmante rezistans entèn nan batri a, ki se anpil afekte pa polarizasyon ak anpeche chaje a ak dechaje nan batri a. Se poutèt sa, pèfòmans nan tanperati ki ba se pa ideyal.
Lè w ap etidye konpòtman an chaj-egzeyat nan LiFePO4 nan tanperati ki ba, Gu Yijie et al. te jwenn ke efikasite coulombic li yo tonbe soti nan 100% nan 55 ° C a 96% nan 0 ° C ak 64% nan -20 °C, respektivman; vòltaj egzeyat la diminye soti nan 3.11V nan 55 ° C. Diminye a 2.62V nan – 20 ° C.
Xing et al. modifye LiFePO4 ak nano-kabòn epi li te jwenn ke apre ajoute nan ajan an kabòn kondiktif, pèfòmans nan elektwochimik nan LiFePO4 te mwens sansib a tanperati, ak pèfòmans nan ki ba-tanperati a te amelyore; vòltaj egzeyat la nan Modifye LiFePO4 ogmante soti nan 3.40 nan 25 ° C V gout a 3.09V nan - 25 ° C, yon diminisyon de sèlman 9.12% ; ak efikasite selil li yo nan – 25 ° C se 57.3%, ki se pi wo pase 53.4% san yo pa nan ajan kondiktif kabòn.
Dènyèman, LimnPO4 te atire yon anpil nan enterè. Etid la te jwenn ke LimnPO4 gen avantaj ki genyen nan potansyèl segondè (4.1V), pa gen okenn polisyon, pri ki ba, ak gwo kapasite espesifik (170mAh / g). Sepandan, akòz kondwit la pi ba ionic nan LimnPO4 pase LiFePO4, Fe se souvan itilize yo pasyèlman ranplase Mn pou fòme Limn0.8Fe0.2PO4 solisyon solid nan pratik.
Pwopriyete tanperati ki ba nan materyèl anodo pou pil ityòm ion
Konpare ak materyèl la elektwòd pozitif, deteryorasyon tanperati ki ba nan materyèl la elektwòd negatif nan batri ityòm ion se pi grav, sitou pou twa rezon sa yo:
Lè yo chaje batri a ak egzeyate nan yon pousantaj segondè nan tanperati ki ba, polarizasyon nan batri a se grav, ak yon gwo kantite ityòm metal depoze sou sifas la nan elektwòd negatif la, ak pwodwi a reyaksyon nan ityòm metal ak elektwolit la jeneralman pa gen konduktivite; Soti nan pèspektiv idwolik yo, elektwolit la gen yon gwo kantite C -O, C - N elatriye.
Gwoup la polè ka reyaji ak materyèl la elektwonik negatif, ak fim nan ki fòme SEI se pi sansib a tanperati ki ba; · Elektwòd kabòn negatif la difisil pou entèkomine ityòm nan tanperati ki ba, e gen chaj asimetrik ak egzeyat.
a98c6b55abdc5adc3579beecae2cbd9.png
Rechèch sou tanperati ki ba elektwolit
Elektwolit la jwe wòl nan transpò li + nan pil ityòm-ion, ak kondwitizasyon ionic li yo ak pwopriyete fim SEI fòme gen yon enpak enpòtan sou pèfòmans nan ki ba-tanperati nan batri a. Gen twa endikatè prensipal pou jije avantaj yo ak dezavantaj nan elektwolit ki ba-tanperati: konduktivite iyonik, fenèt elektwonik ak reyaktivite elektwòd. Nivo a nan twa endikatè sa yo depann de yon limit gwo sou materyèl konstitiyan li yo: solvay, elektwolit (sèl ityòm), ak aditif. Se poutèt sa, rechèch la sou pèfòmans nan tanperati ki ba nan chak pati nan elektwolit la se nan gwo siyifikasyon pou konpreyansyon ak amelyore pèfòmans nan tanperati ki ba nan batri a.
· Karakteristik ki ba-tanperati nan EC ki baze sou elektwolit konpare ak kabòn chèn, kabòn siklik gen yon estrikti pi sere, pi gwo fòs aji, ak pi wo pwen fonn ak viskozite. Sepandan, polè a gwo te pote pa estrikti a bag fè li souvan gen yon gwo konstan dielektrik. Gwo konstan dyezèl la gwo, kondwit segondè ionic, ak ekselan pwopriyete fim-fòme nan solvay efektivman anpeche ko-insertion nan molekil sòlda, ki fè li endispansab. Se poutèt sa, pi fò nan sistèm yo souvan itilize sistèm elektwolit ki ba-tanperati yo baze sou EC, ak Lè sa a, melanje ti solvaj molekil ak pwen k ap fonn ba. · Sèl ityòm se yon eleman enpòtan nan elektwolit. Sèl nan elektwolit la pa ka sèlman amelyore konduktivite a iyonik nan solisyon an, men tou, diminye distans la difizyon nan Li + nan solisyon an. An jeneral, pi gwo konsantrasyon Li + nan solisyon an, pi gwo konduktivite a iyonik. Sepandan, konsantrasyon an nan ions ityòm nan elektwolit la se pa lineyè ki gen rapò ak konsantrasyon an nan sèl ityòm, men se parabolik. Sa a se paske konsantrasyon an nan ions ityòm nan solvay la depann sou fòs la nan disosyasyon an ak asosyasyon nan sèl ityòm nan solvay la.
Rechèch sou tanperati ki ba elektwolit
Anplis konpozisyon an nan batri a tèt li, faktè pwosesis nan operasyon aktyèl ap gen tou yon gwo enpak sou pèfòmans nan batri a.
(1) Pwosesis preparasyon. Yaqub et al. etidye efè a nan chaj elektwòd ak epesè kouch sou pèfòmans nan tanperati ki ba nan Lini0.6Co0.2MN0.2MN0.2O2 / Grafit pil epi yo te jwenn ke an tèm de retansyon kapasite, ki pi piti chaj la elektwòd ak mens la kouch kouch, pi bon pèfòmans nan tanperati ki ba. .
(2) Eta yon moun ki chaje ak egzeyasyon. Petzl et al. etidye efè a nan ki ba-tanperati chaj-egzeyat eta sou lavi batri, epi li te jwenn ke lè pwofondè egzeyat la se gwo, li pral lakòz pi gwo pèt kapasite ak diminye lavi sik.
(3) Lòt faktè. Zòn nan sifas, gwosè po, dansite elektwòd, mouye nan elektwòd la ak elektwolit, ak separatè, elatriye, tout afekte pèfòmans nan ki ba-tanperati nan pil ityòm-ion. Anplis de sa, enfliyans nan materyèl ak pwosesis domaj sou pèfòmans nan tanperati ki ba nan batri a pa ka inyore.
Rezime
Yo nan lòd yo asire pèfòmans nan tanperati ki ba nan pil ityòm-ion, pwen sa yo bezwen fè:
(1) Fòm yon fim mens ak dans SEI fim;
(2) Asire ke Li + gen yon koefisyan gwo difizyon nan materyèl aktif;
(3) Elektwolit la gen kondwit iyonik segondè nan tanperati ki ba.
Anplis de sa, rechèch la ka jwenn tou yon lòt fason yo gade nan yon lòt kalite ityòm-ion batri-tout-solid-ion batri ityòm-ion. Konpare ak pil ityòm konvansyonèl-ion, tout-solid-eta ityòm-ion pil, espesyalman tout-solid-eta-fim pil ityòm-ion, yo espere konplètman rezoud pwoblèm nan nan kapasite pouri ak sekirite sik lè pil yo te itilize nan tanperati ki ba.
