லித்தியம் பேட்டரிகளின் குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறன்

குறைந்த வெப்பநிலை சூழலில், லித்தியம்-அயன் பேட்டரி செயல்திறன் சிறந்ததாக இல்லை. பொதுவாக பயன்படுத்தப்படும் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் -10 ° C இல் வேலை செய்யும் போது, ​​அவற்றின் அதிகபட்ச சார்ஜ் மற்றும் வெளியேற்ற திறன் மற்றும் முனைய மின்னழுத்தம் சாதாரண வெப்பநிலையுடன் ஒப்பிடும்போது கணிசமாகக் குறைக்கப்படும் [6], வெளியேற்ற வெப்பநிலை -20 ° C ஆகக் குறையும் போது, ​​கிடைக்கும் திறன் அறை வெப்பநிலை 25 ° C இல் கூட 1/3 ஆகக் குறைக்கப்படும், வெளியேற்ற வெப்பநிலை குறைவாக இருக்கும் போது, ​​சில லித்தியம் பேட்டரிகள் சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் செயல்பாடுகளை கூட செய்ய முடியாது, "டெட் பேட்டரி" நிலைக்கு நுழைகிறது.

1, குறைந்த வெப்பநிலையில் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் பண்புகள்
(1) மேக்ரோஸ்கோபிக்
குறைந்த வெப்பநிலையில் லித்தியம்-அயன் பேட்டரியின் சிறப்பியல்பு மாற்றங்கள் பின்வருமாறு: வெப்பநிலையின் தொடர்ச்சியான குறைவு, ஓமிக் எதிர்ப்பு மற்றும் துருவமுனைப்பு எதிர்ப்பு ஆகியவை வெவ்வேறு டிகிரிகளில் அதிகரிக்கும்; லித்தியம்-அயன் பேட்டரியின் வெளியேற்ற மின்னழுத்தம் சாதாரண வெப்பநிலையை விட குறைவாக உள்ளது. குறைந்த வெப்பநிலையில் சார்ஜ் மற்றும் வெளியேற்றும் போது, ​​அதன் இயக்க மின்னழுத்தம் சாதாரண வெப்பநிலையை விட வேகமாக உயர்கிறது அல்லது குறைகிறது, இதன் விளைவாக அதன் அதிகபட்ச பயன்படுத்தக்கூடிய திறன் மற்றும் சக்தியில் குறிப்பிடத்தக்க குறைவு ஏற்படுகிறது.

(2) நுண்ணோக்கி
குறைந்த வெப்பநிலையில் லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளின் செயல்திறன் மாற்றங்கள் முக்கியமாக பின்வரும் முக்கிய காரணிகளின் செல்வாக்கின் காரணமாகும். சுற்றுப்புற வெப்பநிலை -20℃ ஐ விட குறைவாக இருக்கும்போது, ​​திரவ எலக்ட்ரோலைட் திடப்படுத்துகிறது, அதன் பாகுத்தன்மை கூர்மையாக அதிகரிக்கிறது மற்றும் அதன் அயனி கடத்துத்திறன் குறைகிறது. நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை மின்முனை பொருட்களில் லித்தியம் அயன் பரவல் மெதுவாக உள்ளது; லித்தியம் அயனியை சிதைப்பது கடினம், மேலும் SEI படத்தில் அதன் பரிமாற்றம் மெதுவாக உள்ளது, மேலும் சார்ஜ் பரிமாற்ற மின்மறுப்பு அதிகரிக்கிறது. குறிப்பாக குறைந்த வெப்பநிலையில் லித்தியம் டென்ட்ரைட் பிரச்சனை அதிகமாக உள்ளது.

2, லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறனைத் தீர்க்க
குறைந்த வெப்பநிலை சூழலை சந்திக்க புதிய மின்னாற்பகுப்பு திரவ அமைப்பை வடிவமைத்தல்; பரிமாற்ற வேகத்தை முடுக்கி, பரிமாற்ற தூரத்தை குறைக்க நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை மின்முனை கட்டமைப்பை மேம்படுத்தவும்; மின்மறுப்பைக் குறைக்க நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை திட எலக்ட்ரோலைட் இடைமுகத்தைக் கட்டுப்படுத்தவும்.

(1) எலக்ட்ரோலைட் சேர்க்கைகள்
பொதுவாக, செயல்பாட்டு சேர்க்கைகளின் பயன்பாடு பேட்டரியின் குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கும் சிறந்த SEI திரைப்படத்தை உருவாக்குவதற்கும் மிகவும் பயனுள்ள மற்றும் சிக்கனமான வழிகளில் ஒன்றாகும். தற்போது, ​​ஐசோசயனேட் அடிப்படையிலான சேர்க்கைகள், கந்தக அடிப்படையிலான சேர்க்கைகள், அயனி திரவ சேர்க்கைகள் மற்றும் கனிம லித்தியம் உப்பு சேர்க்கைகள் ஆகியவை சேர்க்கைகளின் முக்கிய வகைகள்.

எடுத்துக்காட்டாக, டைமிதில் சல்பைட் (டிஎம்எஸ்) கந்தக அடிப்படையிலான சேர்க்கைகள், தகுந்த குறைக்கும் செயல்பாடு, மற்றும் அதன் குறைப்புப் பொருட்கள் மற்றும் லித்தியம் அயன் பிணைப்பு வினைல் சல்பேட் (டிடிடி) விட பலவீனமாக இருப்பதால், கரிம சேர்க்கைகளின் பயன்பாட்டைத் தணிப்பது இடைமுக மின்தடையை அதிகரிக்கும். எதிர்மறை மின்முனை இடைமுகத் திரைப்படத்தின் மிகவும் நிலையான மற்றும் சிறந்த அயனி கடத்துத்திறன். டைமெதில் சல்பைட் (டிஎம்எஸ்) மூலம் குறிப்பிடப்படும் சல்பைட் எஸ்டர்கள் உயர் மின்கடத்தா மாறிலி மற்றும் பரந்த இயக்க வெப்பநிலை வரம்பைக் கொண்டுள்ளன.

(2) எலக்ட்ரோலைட்டின் கரைப்பான்
பாரம்பரிய லித்தியம்-அயன் பேட்டரி எலக்ட்ரோலைட் என்பது 1 மோல் லித்தியம் ஹெக்ஸாபுளோரோபாஸ்பேட் (LiPF6) ஐ EC, PC, VC, DMC, மெத்தில் எத்தில் கார்பனேட் (EMC) அல்லது டைதைல் கார்பனேட் (DEC) போன்ற கலப்பு கரைப்பானில் கரைப்பதாகும். கரைப்பான், உருகுநிலை, மின்கடத்தா மாறிலி, பாகுத்தன்மை மற்றும் லித்தியம் உப்புடன் பொருந்தக்கூடிய தன்மை ஆகியவை பேட்டரியின் இயக்க வெப்பநிலையை கடுமையாக பாதிக்கும். தற்போது, ​​வணிக எலக்ட்ரோலைட் -20℃ மற்றும் அதற்கும் குறைவான வெப்பநிலை சூழலில் பயன்படுத்தப்படும் போது திடப்படுத்த எளிதானது, குறைந்த மின்கடத்தா மாறிலி லித்தியம் உப்பை பிரிப்பதை கடினமாக்குகிறது, மேலும் பாகுத்தன்மை மிக அதிகமாக இருப்பதால் பேட்டரியின் உள் எதிர்ப்பையும் குறைவாகவும் உள்ளது. மின்னழுத்த மேடை. லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள், எலக்ட்ரோலைட் ஃபார்முலேஷனை (EC:PC:EMC=1:2:7) மேம்படுத்துவதன் மூலம், தற்போதுள்ள கரைப்பான் விகிதத்தை மேம்படுத்துவதன் மூலம் சிறந்த குறைந்த-வெப்பநிலை செயல்திறனைக் கொண்டிருக்கும். -20℃ இல் ~240 mA h g-1 மற்றும் 0.1 A g-1 தற்போதைய அடர்த்தி. அல்லது புதிய குறைந்த வெப்பநிலை எலக்ட்ரோலைட் கரைப்பான்களை உருவாக்கவும். குறைந்த வெப்பநிலையில் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் மோசமான செயல்திறன், முக்கியமாக எலக்ட்ரோடு பொருளில் Li+ உட்பொதிக்கும் செயல்பாட்டின் போது Li+ இன் மெதுவான சிதைவுடன் தொடர்புடையது. Li+ மற்றும் கரைப்பான் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையே உள்ள குறைந்த பிணைப்பு ஆற்றல் கொண்ட பொருட்கள், 1, 3-dioxopentylene (DIOX) போன்றவற்றைத் தேர்ந்தெடுக்கலாம், மேலும் நானோ அளவிலான லித்தியம் டைட்டனேட் மின்முனைப் பொருளாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு, மின்கல சோதனையைக் கூட்டி, பரவல் குணகம் குறைக்கப்பட்டது. சிறந்த குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறனை அடைய, மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையில் எலக்ட்ரோடு பொருள்.

(3) லித்தியம் உப்பு
தற்போது, ​​வணிக ரீதியான LiPF6 அயனியானது அதிக கடத்துத்திறன், சுற்றுச்சூழலில் அதிக ஈரப்பதம் தேவை, மோசமான வெப்ப நிலைத்தன்மை மற்றும் நீர் எதிர்வினையில் HF போன்ற மோசமான வாயுக்கள் பாதுகாப்பு அபாயங்களை ஏற்படுத்துவது எளிது. லித்தியம் டிஃப்ளூரோக்சலேட் போரேட்டால் (LiODFB) தயாரிக்கப்படும் திட எலக்ட்ரோலைட் படம் போதுமான அளவு நிலையானது மற்றும் சிறந்த குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறன் மற்றும் அதிக விகித செயல்திறன் கொண்டது. ஏனெனில் LiODFB லித்தியம் டையாக்சலேட் போரேட் (LiBOB) மற்றும் LiBF4 ஆகிய இரண்டின் நன்மைகளையும் கொண்டுள்ளது.

3. சுருக்கம்
லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறன் எலக்ட்ரோடு பொருட்கள் மற்றும் எலக்ட்ரோலைட்டுகள் போன்ற பல அம்சங்களால் பாதிக்கப்படும். எலக்ட்ரோடு பொருட்கள் மற்றும் எலக்ட்ரோலைட் போன்ற பல கண்ணோட்டங்களில் இருந்து விரிவான முன்னேற்றம் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் பயன்பாடு மற்றும் மேம்பாட்டை ஊக்குவிக்கும், மேலும் லித்தியம் பேட்டரிகளின் பயன்பாட்டு வாய்ப்பு நன்றாக உள்ளது, ஆனால் தொழில்நுட்பம் மேலும் ஆராய்ச்சியில் மேம்படுத்தப்பட்டு முழுமையாக்கப்பட வேண்டும்.