Miks liitiumaku võimsus talvel väheneb

Miks liitiumaku võimsus talvel väheneb

Miks liitiumaku võimsus talvel väheneb?

  Alates turuletulekust on liitium-ioonakusid laialdaselt kasutatud tänu nende eelistele, nagu pikk eluiga, suur erimahutavus ja mäluefekti puudumine. Liitiumioonakude madalal temperatuuril kasutamisel on probleeme, nagu madal võimsus, tugev sumbumine, halb tsüklikiirus, ilmne liitiumi eraldumine ning tasakaalustamata liitiumi eemaldamine ja sisestamine. Kuid rakendusvaldkondade pideva laienemisega muutuvad liitium-ioonakude halvast madala temperatuuriga töövõimest tulenevad piirangud üha ilmsemaks.

Alates liitium-ioonakude turuletulekust on neid laialdaselt kasutatud tänu nende eelistele, nagu pikk kasutusiga, suur erimahutavus ja mäluefekti puudumine. Madalatel temperatuuridel kasutatavatel liitiumioonakudel on probleeme, nagu madal võimsus, tõsine sumbumine, halb tsüklikiirus, ilmne liitiumi sademed ning tasakaalustamata liitiumi deinterkalatsioon ja deinterkalatsioon. Kuna aga rakendusvaldkonnad laienevad, on liitiumioonakude madala temperatuuriga töövõimest tingitud piirangud muutunud üha ilmsemaks.

Aruannete kohaselt on liitiumioonakude tühjendusvõimsus -20 ℃ juures vaid umbes 31,5% toatemperatuuril olevast. Traditsioonilised liitiumioonakud töötavad temperatuuril -20-+55 ℃. Kuid sellistes valdkondades nagu lennundus, sõjavägi ja elektrisõidukid peavad aku normaalselt töötama –40 ℃ juures. Seetõttu on liitium-ioonakude madala temperatuuriga omaduste parandamine väga oluline.

Aruannete kohaselt on liitiumioonakude tühjendusvõimsus -20 °C juures vaid umbes 31,5% toatemperatuuril olevast. Traditsiooniliste liitiumioonakude töötemperatuur on vahemikus -20 ~ +55 ℃. Lennunduses, sõjatööstuses, elektrisõidukites ja muudes valdkondades peavad akud aga normaalselt töötama –40°C juures. Seetõttu on liitium-ioonakude madala temperatuuriga omaduste parandamine väga oluline.

Liitium-ioonakude madalal temperatuuril toimimist piiravad tegurid

Liitium-ioonakude madalal temperatuuril toimimist piiravad tegurid

• Madala temperatuuriga keskkondades elektrolüüdi viskoossus suureneb ja isegi osaliselt tahkub, mis viib liitiumioonakude juhtivuse vähenemiseni.
• Madala temperatuuriga keskkondades elektrolüüdi viskoossus suureneb ja isegi osaliselt tahkub, mistõttu liitium-ioonakude juhtivus väheneb.
  
• Elektrolüüdi, negatiivse elektroodi ja separaatori ühilduvus halveneb madala temperatuuriga keskkondades.
• Madala temperatuuriga keskkondades halveneb elektrolüüdi, negatiivse elektroodi ja separaatori vaheline ühilduvus.
  
• Liitiumioonakude negatiivne elektrood madala temperatuuriga keskkondades sadestub tugevalt ja sadestunud metalliline liitium reageerib elektrolüüdiga, mille tulemuseks on selle toodete sadestumine ja tahke elektrolüüdi liidese (SEI) paksuse suurenemine.
• Madala temperatuuriga keskkondades sadestub liitium-ioonakude negatiivselt elektroodilt tõsiselt liitium ja sadestunud metalliline liitium reageerib elektrolüüdiga ning toote sadestumine põhjustab tahke elektrolüüdi liidese (SEI) paksuse suurenemist.
  
• Madala temperatuuriga keskkondades väheneb liitium-ioonakude difusioonisüsteem aktiivses materjalis ja laengu ülekandetakistus (Rct) suureneb oluliselt.
• Madala temperatuuriga keskkondades väheneb liitium-ioonakude aktiivmaterjali difusioonisüsteem ja laengu ülekandetakistus (Rct) suureneb oluliselt.
  

Liitium-ioonakude madalal temperatuuril toimimist mõjutavate tegurite uurimine

Arutelu tegurite üle, mis mõjutavad liitium-ioonakude madalal temperatuuril toimimist

Eksperdiarvamus 1: elektrolüüdil on suurim mõju liitiumioonakude madalal temperatuuril toimimisele ning elektrolüüdi koostis ja füüsikalis-keemilised omadused mõjutavad oluliselt akude toimivust madalatel temperatuuridel. Akude madalal temperatuuril töötamise probleem seisneb selles, et elektrolüüdi viskoossus suureneb, ioonide juhtivuse kiirus aeglustub ja elektronide migratsioonikiirus välisahelas ei ühti, mille tulemuseks on aku tõsine polarisatsioon ja järsk laadimis- ja tühjendusvõimsuse vähenemine. Eriti madalal temperatuuril laadimisel võivad liitiumioonid kergesti moodustada liitiumdendriite negatiivse elektroodi pinnale, mis põhjustab aku rikke.

Ekspertarvamus 1: elektrolüüdil on suurim mõju liitium-ioonakude toimimisele madalal temperatuuril. Elektrolüüdi koostis ning füüsikalised ja keemilised omadused mõjutavad oluliselt aku toimimist madalal temperatuuril. Madalatel temperatuuridel töötavate akude probleem seisneb selles, et elektrolüüdi viskoossus suureneb ja ioonide juhtivuse kiirus aeglustub, mille tulemuseks on välise vooluahela elektronide migratsioonikiiruse mittevastavus polariseeritud ning laadimis- ja tühjendusvõime väheneb järsult. Eriti madalatel temperatuuridel laadimisel võivad liitiumioonid kergesti moodustada liitiumdendriite negatiivse elektroodi pinnale, põhjustades aku rikke.

Elektrolüüdi toimivus madalal temperatuuril on tihedalt seotud selle enda juhtivusega. Kõrge juhtivusega elektrolüüdid transpordivad ioone kiiresti ja suudavad madalatel temperatuuridel rohkem võimsust avaldada. Mida rohkem liitiumisoolasid elektrolüüdis dissotsieeruvad, seda rohkem toimub migratsioon ja seda suurem on juhtivus. Mida suurem on juhtivus ja mida suurem on ioonide juhtivuse kiirus, seda väiksem on saadud polarisatsioon ja seda parem on aku jõudlus madalatel temperatuuridel. Seetõttu on liitium-ioonakude hea madala temperatuuri jõudluse saavutamiseks vajalik tingimus kõrgem juhtivus.

Elektrolüüdi jõudlus madalatel temperatuuridel on tihedalt seotud elektrolüüdi enda juhtivusega. Kõrge juhtivusega elektrolüüt suudab ioone kiiresti transportida ja madalatel temperatuuridel rohkem võimsust. Mida rohkem liitiumisoolasid elektrolüüdis dissotsieeruvad, seda suurem on migratsioonide arv ja seda suurem on juhtivus. Juhtivus on kõrge ja mida kiirem on ioonide juhtivus, seda väiksem on polarisatsioon ja seda parem on aku jõudlus madalatel temperatuuridel. Seetõttu on kõrgem elektrijuhtivus vajalik tingimus liitiumioonakude hea toimimise saavutamiseks madalatel temperatuuridel.

Elektrolüüdi juhtivus on seotud selle koostisega ja lahusti viskoossuse vähendamine on üks viise elektrolüüdi juhtivuse parandamiseks. Lahustite hea voolavus madalatel temperatuuridel on ioonide transpordi tagatis ning madalatel temperatuuridel negatiivse elektroodiga elektrolüüdi poolt moodustatud tahke elektrolüüdi kile on samuti liitiumioonide juhtivust mõjutav võtmetegur ning liitiumioonide peamine takistus on RSEI. ioonakud madala temperatuuriga keskkondades.

Elektrolüüdi juhtivus on seotud elektrolüüdi koostisega Lahusti viskoossuse vähendamine on üks elektrolüüdi juhtivuse parandamise viise. Lahusti hea voolavus madalatel temperatuuridel tagab ioonide transpordi ning madalatel temperatuuridel negatiivse elektroodiga elektrolüüdi poolt moodustatud tahke elektrolüüdi kile on ka liitiumioonide juhtivuse mõjutamise võti ning RSEI on liitiumioonakude peamine takistus. madala temperatuuriga keskkondades.

Ekspert 2: Peamine tegur, mis piirab liitium-ioonakude madala temperatuuri jõudlust, on SEI-membraani asemel kiiresti kasvav Li+difusioonitakistus madalatel temperatuuridel.

Ekspert 2: Peamine tegur, mis piirab liitium-ioonakude madalal temperatuuril toimimist, on Li+ difusioonitakistuse järsk tõus madalatel temperatuuridel, mitte SEI-kile.

Liitiumioonakude positiivsete elektroodide materjalide madala temperatuuri omadused

Liitium-ioonaku katoodmaterjalide madala temperatuuri omadused

1. Kihiliste positiivsete elektroodide materjalide madala temperatuuri omadused

1. Kihilise struktuuriga katoodmaterjalide madala temperatuuri omadused

Kihiline struktuur, mis on võrreldamatu kiirusega võrreldes ühemõõtmeliste liitium-ioon difusioonikanalitega ja kolmemõõtmeliste kanalite struktuurne stabiilsus, on varaseim kaubanduslikult saadaolev liitiumioonakude positiivse elektroodi materjal. Selle tüüpiliste ainete hulka kuuluvad LiCoO2, Li (Co1 xNix) O2 ja Li (Ni, Co, Mn) O2.

Kihilisel struktuuril pole mitte ainult ühemõõtmeliste liitiumioonide difusioonikanalite võrreldamatu kiirus, vaid ka kolmemõõtmeliste kanalite struktuurne stabiilsus. See on varaseim kaubanduslik liitiumioonaku katoodmaterjal. Selle tüüpiliste ainete hulka kuuluvad LiCoO2, Li(Co1-xNix)O2 ja Li(Ni,Co,Mn)O2 jne.

Xie Xiaohua et al. uuris LiCoO2/MCMB ja testis selle madalal temperatuuril laadimise ja tühjenemise omadusi.

Xie Xiaohua ja teised kasutasid uurimisobjektina LiCoO2/MCMB-d ning katsetasid selle laadimis- ja tühjendusomadusi madalal temperatuuril.

Tulemused näitasid, et temperatuuri langedes vähenes tühjendusplatoo 3,762 V (0 ℃) tasemelt 3,207 V (-30 ℃); Aku kogumaht on samuti järsult vähenenud 78,98 mA · h (0 ℃) tasemele 68,55 mA · h (-30 ℃).

Tulemused näitavad, et kui temperatuur langeb, langeb selle tühjendusplatvorm 3,762 V-lt (0 ℃) 3,207 V-ni (–30 ℃) ka järsult 78,98 mA·h (0 ℃) tasemelt 68,55 mA·h; (–30 °C).

2. Spinellstruktuuriga katoodmaterjalide madala temperatuuri omadused

2. Spinellstruktuuri katoodmaterjalide madalatemperatuurilised omadused

Spinellstruktuuriga LiMn2O4 katoodmaterjali eeliseks on madal hind ja mittetoksilisus, kuna selles puudub Co-element.

Spinelli struktuuri LiMn2O4 katoodmaterjal ei sisalda Co-elementi, seega on selle eeliseks madal hind ja mittetoksilisus.

Kuid Mn muutuv valentsseisund ja Mn3+ Jahn Telleri efekt põhjustavad selle komponendi struktuurse ebastabiilsuse ja halva pöörduvuse.

Kuid Mn muutuv valentsseisund ja Mn3+ Jahn-Telleri efekt põhjustavad selle komponendi struktuurilist ebastabiilsust ja halba pöörduvust.

Peng Zhengshun jt. märkis, et erinevatel valmistamismeetoditel on suur mõju LiMn2O4 katoodmaterjalide elektrokeemilisele jõudlusele. Võtke näiteks Rct: kõrgtemperatuurse tahke faasi meetodil sünteesitud LiMn2O4 Rct on oluliselt kõrgem kui soolgeeli meetodil sünteesitu ja see nähtus kajastub ka liitiumioonide difusioonikoefitsiendis. Selle peamiseks põhjuseks on see, et erinevatel sünteesimeetoditel on oluline mõju toodete kristallilisusele ja morfoloogiale.

Peng Zhengshun jt tõid välja, et erinevatel valmistamismeetoditel on suurem mõju LiMn2O4 katoodmaterjalide elektrokeemilisele jõudlusele: Rct, mis on sünteesitud kõrge temperatuuriga tahkefaasi meetodil, on oluliselt kõrgem kui sünteesitud. sool-geel meetodil ja see nähtus esineb liitiumioonides. See kajastub ka difusioonikoefitsiendis. Põhjus on peamiselt selles, et erinevatel sünteesimeetoditel on suurem mõju toote kristallilisusele ja morfoloogiale.

3. Fosfaatsüsteemi katoodmaterjalide madala temperatuuri omadused

3. Fosfaatsüsteemi katoodmaterjalide madala temperatuuri omadused

LiFePO4 koos kolmekomponentsete materjalidega on tänu suurepärasele mahustabiilsusele ja ohutusele muutunud peamiseks positiivseks elektroodimaterjaliks toiteakude jaoks. 

Spinelli struktuuri LiMn2O4 katoodmaterjal ei sisalda Co-elementi, seega on selle eeliseks madal hind ja mittetoksilisus.

Liitiumraudfosfaadi halb toimivus madalal temperatuuril tuleneb peamiselt sellest, et selle materjal on isolaator, madal elektrooniline juhtivus, halb liitiumioonide difusioon ja halb juhtivus madalatel temperatuuridel, mis suurendab aku sisemist takistust ja mida mõjutab suuresti polarisatsioon. , mis takistab aku laadimist ja tühjenemist, mille tulemuseks on ebarahuldav toimivus madalal temperatuuril.

Tänu oma suurepärasele mahustabiilsusele ja ohutusele on LiFePO4 koos kolmekomponentsete materjalidega muutunud toiteakude praeguste katoodmaterjalide põhiosaks. Liitiumraudfosfaadi halb toimivus madalal temperatuuril tuleneb peamiselt sellest, et materjal ise on isolaator, millel on madal elektrooniline juhtivus, halb liitiumioonide difusioonivõime ja halb juhtivus madalatel temperatuuridel, mis suurendab aku sisemist takistust. polarisatsioon ning takistab aku laadimist ja tühjenemist. Seetõttu ei ole madal temperatuur Toimivus ideaalne.

Uurides LiFePO4 laadimis- ja tühjenemiskäitumist madalatel temperatuuridel, Gu Yijie et al. leidis, et selle kuloniline efektiivsus vähenes 100%-lt 55 ℃ juures 96%-ni 0 ℃ ja 64%-ni -20 ℃ juures; Tühjenduspinge väheneb 3,11 V-lt 55 ℃ juures 2,62 V-ni -20 ℃ juures.

Kui Gu Yijie jt uurisid LiFePO4 laadimis- ja tühjenemiskäitumist madalatel temperatuuridel, leidsid nad, et selle kuloniline efektiivsus langes 100%-lt 55°C juures 96%-le –20°C juures pinge langes 3,11V-lt 55°C juures Väheneb 2,62V-ni –20°C juures.

Xing et al. muutis LiFePO4 nanosüsiniku abil ja leidis, et nanosüsiniku juhtivate ainete lisamine vähendas LiFePO4 elektrokeemilise jõudluse tundlikkust temperatuuri suhtes ja parandas selle toimivust madalal temperatuuril; Modifitseeritud LiFePO4 tühjenduspinge langes 3,40 V-lt 25 ℃ juures 3,09 V-ni -25 ℃ juures, vähenedes vaid 9,12%; Ja selle aku kasutegur on -25 ℃ juures 57,3%, ilma nanosüsiniku juhtivate aineteta üle 53,4%.

Xing jt kasutasid nanosüsinikut LiFePO4 modifitseerimiseks ja leidsid, et pärast nanosüsiniku juhtiva aine lisamist oli LiFePO4 elektrokeemiline jõudlus temperatuuri suhtes vähem tundlik ja selle toimivus madalal temperatuuril paranes Tühjenemispinge langes 3,40 V-lt 25 ℃ juures 3,09 V-ni –25 ℃ juures, vähenemine vaid 9,12% ja aku kasutegur –25 ℃ juures oli 57,3%, kõrgem kui 53,4% ilma nanosüsiniku juhtivuseta.

Viimasel ajal on LiMnPO4 inimestes suurt huvi äratanud. Uuringud on leidnud, et LiMnPO4 eelised on nagu kõrge potentsiaal (4,1 V), saaste puudumine, madal hind ja suur erivõimsus (170 mAh/g). Kuid LiMnPO4 madalama ioonjuhtivuse tõttu võrreldes LiFePO4-ga kasutatakse Fe-d sageli Mn osaliseks asendamiseks, et moodustada LiMn0,8Fe0,2PO4 tahkeid lahuseid praktikas.

Viimasel ajal on LiMnPO4 äratanud suurt huvi. Uuringud on leidnud, et LiMnPO4 eelisteks on kõrge potentsiaal (4,1 V), saaste puudumine, madal hind ja suur erivõimsus (170 mAh/g). Kuid LiMnPO4 madalama ioonjuhtivuse tõttu kui LiFePO4, kasutatakse Fe-d sageli Mn osaliseks asendamiseks praktikas LiMn0,8Fe0,2PO4 tahke lahuse moodustamiseks.

Liitiumioonakude negatiivse elektroodi materjalide madala temperatuuri omadused

Liitium-ioonaku anoodimaterjalide omadused madalatel temperatuuridel

Võrreldes positiivsete elektroodide materjalidega on liitiumioonakude negatiivsete elektroodide materjalide lagunemise nähtus madalal temperatuuril raskem, peamiselt järgmistel kolmel põhjusel:

Võrreldes katoodmaterjalidega on liitium-ioonaku anoodimaterjalide madalal temperatuuril halvenemine tõsisem.

• Madala temperatuuriga kiire laadimise ja tühjenemise ajal on aku polarisatsioon tõsine ja negatiivse elektroodi pinnale ladestub suur hulk liitiummetalli ning liitiummetalli ja elektrolüüdi vahelised reaktsioonisaadused ei oma üldiselt juhtivust;
• Madalatel temperatuuridel ja suurel kiirusel laadimisel ja tühjendamisel on aku tugevalt polariseeritud ja negatiivse elektroodi pinnale sadestub suur kogus metallilist liitiumi ning metallilise liitiumi ja elektrolüüdi vaheline reaktsiooniprodukt ei ole üldiselt juhtiv;
  
• Termodünaamilises perspektiivis sisaldab elektrolüüt suurt hulka polaarseid rühmi, nagu C-O ja C-N, mis võivad reageerida negatiivsete elektroodide materjalidega, mille tulemuseks on SEI-kiled, mis on vastuvõtlikumad madala temperatuuri mõjudele;
• Termodünaamilisest vaatenurgast sisaldab elektrolüüt suurt hulka polaarseid rühmi, nagu C–O ja C–N, mis võivad reageerida anoodimaterjaliga ning moodustunud SEI kile on vastuvõtlikum madalale temperatuurile;
  
• Madalatel temperatuuridel on raske liitiumi kinnistada süsiniknegatiivsetesse elektroodidesse, mille tulemuseks on asümmeetriline laadimine ja tühjendamine.
• Süsinikegatiivsetel elektroodidel on raske liitiumi sisestada madalatel temperatuuridel ning laengus ja tühjenemises esineb asümmeetriat.
  

Madala temperatuuriga elektrolüütide uurimine

Madala temperatuuriga elektrolüüdi uurimine

Elektrolüüt mängib rolli liitiumioonakude Li+ edastamisel ning selle ioonijuhtivus ja SEI-kile moodustumine mõjutavad oluliselt aku toimivust madalal temperatuuril. Madalatemperatuuriliste elektrolüütide kvaliteedi hindamiseks on kolm peamist näitajat: ioonide juhtivus, elektrokeemiline aken ja elektroodide reaktsiooni aktiivsus. Nende kolme näitaja tase sõltub suuresti nende koostisainetest: lahustid, elektrolüüdid (liitiumisoolad) ja lisandid. Seetõttu on elektrolüüdi erinevate osade madalal temperatuuril toimimise uurimine väga oluline akude madala temperatuuriga jõudluse mõistmiseks ja parandamiseks.

Elektrolüüt mängib rolli Li+ transportimisel liitiumioonakudes ning selle ioonjuhtivus ja SEI kilet moodustavad omadused mõjutavad oluliselt aku toimivust madalal temperatuuril. Madalatemperatuuriliste elektrolüütide kvaliteedi hindamiseks on kolm peamist näitajat: ioonjuhtivus, elektrokeemiline aken ja elektroodide reaktsioonivõime. Nende kolme indikaatori tasemed sõltuvad suurel määral nende koostisainetest: lahustist, elektrolüüdist (liitiumisool) ja lisanditest. Seetõttu on elektrolüüdi erinevate osade madala temperatuuriga omaduste uurimine väga oluline, et mõista ja parandada aku toimivust madalal temperatuuril.

• Võrreldes ahelkarbonaatidega on EC-põhistel elektrolüütidel kompaktne struktuur, kõrge interaktsioonijõud ning kõrgem sulamistemperatuur ja viskoossus. Ringikujulisest struktuurist tulenev suur polaarsus põhjustab aga sageli kõrge dielektrilise konstandi. EÜ lahustite kõrge dielektriline konstant, kõrge ioonijuhtivus ja suurepärane kilet moodustav jõud takistavad tõhusalt lahustimolekulide koos sisestamist, muutes need asendamatuks. Seetõttu põhinevad kõige sagedamini kasutatavad madala temperatuuriga elektrolüütide süsteemid EC-l ja segatakse madala sulamistemperatuuriga väikese molekuliga lahustitega.
• Võrreldes ahelkarbonaatidega on EC-põhiste elektrolüütide madalatemperatuurilised omadused see, et tsüklilistel karbonaatidel on tihe struktuur, tugev jõud ning kõrgem sulamistemperatuur ja viskoossus. Rõngastruktuurist tulenev suur polaarsus muudab selle aga sageli suure dielektrilise konstandi. EC lahustite suur dielektriline konstant, kõrge ioonijuhtivus ja suurepärased kilet moodustavad omadused takistavad tõhusalt lahusti molekulide sisestamist, muutes need hädavajalikuks. Seetõttu põhinevad kõige sagedamini kasutatavad madala temperatuuriga elektrolüütide süsteemid EC-l ja seejärel segatakse madala sulamistemperatuuriga molekuli lahusti.
  
• Liitiumisoolad on elektrolüütide oluline komponent. Elektrolüütide liitiumisoolad ei saa mitte ainult parandada lahuse ioonjuhtivust, vaid ka vähendada Li+ difusioonikaugust lahuses. Üldiselt võib öelda, et mida suurem on Li+ kontsentratsioon lahuses, seda suurem on selle ioonijuhtivus. Liitiumioonide kontsentratsioon elektrolüüdis ei ole aga lineaarses korrelatsioonis liitiumisoolade kontsentratsiooniga, vaid sellel on paraboolne kuju. Selle põhjuseks on asjaolu, et liitiumioonide kontsentratsioon lahustis sõltub lahustis olevate liitiumisoolade dissotsiatsiooni tugevusest ja assotsiatsioonist.

• Liitiumisool on elektrolüüdi oluline komponent. Elektrolüüdis sisalduv liitiumisool ei saa mitte ainult suurendada lahuse ioonjuhtivust, vaid ka vähendada Li+ difusioonikaugust lahuses. Üldiselt võib öelda, et mida suurem on Li+ kontsentratsioon lahuses, seda suurem on selle ioonjuhtivus. Liitiumioonide kontsentratsioon elektrolüüdis ei ole aga lineaarses seoses liitiumisoola kontsentratsiooniga, vaid on paraboolne. Selle põhjuseks on asjaolu, et liitiumioonide kontsentratsioon lahustis sõltub lahustis oleva liitiumisoola dissotsiatsiooni tugevusest ja assotsiatsioonist.

  
  

Madala temperatuuriga elektrolüütide uurimine

Madala temperatuuriga elektrolüüdi uurimine

Lisaks aku koostisele võivad aku jõudlust oluliselt mõjutada ka praktilise töö protsessi tegurid.

Lisaks aku koostisele mõjutavad aku jõudlust suurel määral ka tegeliku töö protsessi tegurid.

(1) Ettevalmistusprotsess. Yaqub et al. uuris elektroodide koormuse ja katte paksuse mõju LiNi0,6Co0,2Mn0,2O2/grafiitpatareide toimimisele madalatel temperatuuridel ning leidis, et mahutavuse osas on elektroodi koormus ja õhem kattekiht seda parem. madala temperatuuriga jõudlus.

(1) Ettevalmistusprotsess. Yaqub jt uurisid elektroodide koormuse ja katte paksuse mõju LiNi0,6Co0,2Mn0,2O2/grafiitpatareide toimimisele madalal temperatuuril ning leidsid, et mahutavuse osas on elektroodi koormus ja õhem kattekiht. , seda parem on madalal temperatuuril jõudlus.

(2) Laadimise ja tühjenemise olek. Petzl et al. uuris madala temperatuuriga laadimis- ja tühjenemistingimuste mõju akude tsüklieale ja leidis, et kui tühjenemissügavus on suur, põhjustab see märkimisväärset võimsuse vähenemist ja vähendab tsükli eluiga.

(2) Laadimise ja tühjenemise olek. Petzl jt uurisid madala temperatuuri laadimise ja tühjenemise olekute mõju aku tsükli kestusele ja leidsid, et kui tühjenemissügavus on suur, põhjustab see suuremat võimsuse kadu ja vähendab tsükli eluiga.

(3) Muud tegurid. Pindala, pooride suurus, elektroodide tihedus, elektroodi ja elektrolüüdi vaheline märguvus ning separaator mõjutavad liitiumioonakude toimivust madalal temperatuuril. Lisaks ei saa tähelepanuta jätta materjali- ja protsessivigade mõju akude töövõimele madalal temperatuuril.

(3) Muud tegurid. Pindala, pooride suurus, elektroodi elektroodi tihedus, elektroodi ja elektrolüüdi märguvus ning separaator mõjutavad kõik liitiumioonakude toimivust madalal temperatuuril. Lisaks ei saa tähelepanuta jätta materjalide ja protsesside defektide mõju akude töövõimele madalatel temperatuuridel.

Kokkuvõte

Tehke kokkuvõte

Liitium-ioonakude madalatel temperatuuridel töötamise tagamiseks tuleb järgida järgmisi punkte:

(1) õhukese ja tiheda SEI-kile moodustamine;

(2) Tagada, et Li+ on toimeaines kõrge difusioonikoefitsiendiga;

(3) Elektrolüütidel on madalatel temperatuuridel kõrge ioonjuhtivus.

Lisaks võivad uuringud võtta teistsuguse lähenemisviisi ja keskenduda teist tüüpi liitiumioonakudele – kõigile tahkisliitiumioonakudele. Võrreldes tavaliste liitium-ioonakudega, eeldatakse, et kõik tahkis-liitiumioonakud, eriti kõik tahkis-õhukesekihilised liitiumioonakud, lahendavad täielikult madalatel temperatuuridel kasutatavate akude võimsuse vähenemise ja tsükliohutuse probleemid.

Liitium-ioonakude madalal temperatuuril töötamise tagamiseks tuleb järgida järgmisi punkte:

(1) Moodustage õhuke ja tihe SEI-kile;

(2) Veenduge, et Li+ on aktiivses materjalis suure difusioonikoefitsiendiga;

(3) Elektrolüüdil on kõrge ioonjuhtivus madalatel temperatuuridel.

Lisaks võivad uuringud leida veel ühe viisi, kuidas keskenduda teist tüüpi liitiumioonakudele-tahkefaasilisele liitium-ioonakule. Võrreldes tavaliste liitiumioonakudega, eeldatakse, et tahkis-liitiumioonakud, eriti tahkis-õhukese kihiga liitiumioonakud, lahendavad täielikult võimsuse nõrgenemise ja akude tsükliohutuse probleemid. madalad temperatuurid.