Hvorfor blir kapasiteten til litiumbatteriet lavere om vinteren?

Litium-ion-batterier har blitt mye brukt for sin lange levetid, store spesifikke kapasitet og ingen minneeffekt siden de kom på markedet. Lavtemperaturbruk av litium-ion-batterier har problemer som lav kapasitet, kraftig dempning, dårlig syklushastighetsytelse, åpenbar litiumnedbør og ubalansert litiumdeinterkalering. Med den kontinuerlige utvidelsen av bruksområder har imidlertid begrensningene som følge av den dårlige lavtemperaturytelsen til litiumionbatterier blitt mer og mer åpenbare.

Ifølge rapporter er utladingskapasiteten til litiumionbatterier ved -20 grad bare omtrent 31,5 prosent av den ved romtemperatur. Driftstemperaturen til tradisjonelle litium-ion-batterier er mellom -20 og pluss 55 grader. Innen romfart, militærindustri, elektriske kjøretøy og andre felt kreves imidlertid batterier for å fungere normalt ved -40 grad . Derfor er det av stor betydning å forbedre lavtemperaturegenskapene til litium-ion-batterier.

Faktorer som begrenser lavtemperaturytelsen til litiumionbatterier

I et miljø med lav temperatur øker viskositeten til elektrolytten, og til og med delvis størkner, noe som resulterer i en reduksjon i ledningsevnen til litiumionbatteriet.

I et miljø med lav temperatur blir kompatibiliteten mellom elektrolytten, den negative elektroden og separatoren dårlig.

Litium blir alvorlig utfelt fra den negative elektroden til litium-ion-batteriet i et lavtemperaturmiljø, og det utfelte metallet litium reagerer med elektrolytten, og produktavsetningen fører til en økning i tykkelsen på det faste elektrolyttgrensesnittet (SEI) .

I et lavtemperaturmiljø reduseres diffusjonssystemet til litiumionbatterier i det aktive materialet, og ladningsoverføringsmotstanden (Rct) øker betydelig.

Diskusjon om de bestemmende faktorene som påvirker lavtemperaturytelsen til Li-ion-batterier

Ekspertuttalelse 1: Elektrolytten har størst innvirkning på lavtemperaturytelsen til litiumionbatterier, og elektrolyttens sammensetning og fysiske og kjemiske egenskaper har en viktig innvirkning på lavtemperaturytelsen til batteriet. Problemet med batterisyklusen ved lav temperatur er: viskositeten til elektrolytten vil øke, ioneledningshastigheten vil avta, og elektronmigrasjonshastigheten til den eksterne kretsen vil ikke samsvare. Derfor vil batteriet bli kraftig polarisert og lade- og utladingskapasiteten reduseres kraftig. Spesielt ved lading ved lav temperatur kan litiumioner lett danne litiumdendritter på overflaten av den negative elektroden, noe som fører til batterisvikt.

Lavtemperaturytelsen til elektrolytten er nært knyttet til ledningsevnen til selve elektrolytten. Elektrolytten med høy ledningsevne kan overføre ioner raskere og kan utøve mer kapasitet ved lave temperaturer. Jo mer dissosierte litiumsalter i elektrolytten, jo flere migrasjonstall og jo høyere ledningsevne. Jo høyere ledningsevne, jo raskere ioneledningshastighet, jo mindre polarisering, og jo bedre ytelse har batteriet ved lav temperatur. Derfor er høyere ledningsevne en nødvendig betingelse for å oppnå god lavtemperaturytelse til litiumionbatterier.

Elektrolyttens ledningsevne er relatert til sammensetningen av elektrolytten, og å redusere viskositeten til løsningsmidlet er en av måtene å øke ledningsevnen til elektrolytten på. Løsningsmiddel Løsningsmidlets gode fluiditet ved lav temperatur er garantien for ionetransport, og den faste elektrolyttfilmen dannet av elektrolytten på den negative elektroden ved lav temperatur er også nøkkelen til ledning av litiumioner, og RSEI er hovedimpedansen av litium-ion-batterier i miljøer med lav temperatur.

Ekspert 2: Hovedfaktoren som begrenser lavtemperaturytelsen til litiumionbatterier er den kraftig økte Li pluss diffusjonsmotstanden ved lave temperaturer, ikke SEI-filmen.

Lavtemperaturegenskaper for katodematerialer for litiumionbatterier

Lavtemperaturegenskaper til lagdelte katodematerialer

Den lagdelte strukturen, som ikke bare har den uforlignelige hastighetsytelsen til den endimensjonale litiumionediffusjonskanalen, men også har den strukturelle stabiliteten til den tredimensjonale kanalen, er det tidligste kommersielle litiumionbatterikatodematerialet. Dens representative stoffer er LiCoO2, Li(Co1-xNix)O2 og Li(Ni, Co, Mn)O2 og så videre.