Ва ўмовах нізкай тэмпературы прадукцыйнасць літый-іённага акумулятара не ідэальная.Калі звычайна выкарыстоўваюцца літый-іённыя акумулятары працуюць пры -10 °C, іх максімальная ёмістасць зарада і разраду і напружанне на клемах будуць значна зніжаны ў параўнанні з нармальнай тэмпературай [6], калі тэмпература разраду апускаецца да -20 °C, даступная ёмістасць будзе нават быць зменшана да 1/3 пры пакаёвай тэмпературы 25 ° C, калі тэмпература разраду ніжэй, некаторыя літыевыя батарэі не могуць нават зараджаць і разраджаць дзейнасць, уваходзячы ў «мёртвы акумулятар» стан.
1, характарыстыкі літый-іённых акумулятараў пры нізкіх тэмпературах
(1) Макраскапічны
Характэрныя змены літый-іённага акумулятара пры нізкай тэмпературы наступныя: пры бесперапынным зніжэнні тэмпературы ў рознай ступені ўзрастаюць амічны супраціў і супраціў палярызацыі;Напружанне разраду літый-іённай батарэі ніжэй, чым пры нармальнай тэмпературы.Пры зарадцы і разрадцы пры нізкай тэмпературы працоўнае напружанне ўзрастае або паніжаецца хутчэй, чым пры звычайнай тэмпературы, што прыводзіць да значнага зніжэння максімальнай карыснай ёмістасці і магутнасці.
(2) Мікраскапічна
Змены прадукцыйнасці літый-іённых акумулятараў пры нізкіх тэмпературах абумоўлены ў асноўным уплывам наступных важных фактараў.Калі тэмпература навакольнага асяроддзя ніжэй за -20 ℃, вадкі электраліт застывае, яго глейкасць рэзка павялічваецца, а іённая праводнасць зніжаецца.Дыфузія іёнаў літыя ў матэрыялах станоўчага і адмоўнага электродаў павольная;Іёны літыя цяжка дэсольватаваць, і іх перадача ў плёнцы SEI павольная, і імпеданс перадачы зарада павялічваецца.Праблема дендрытаў літыя асабліва прыкметная пры нізкай тэмпературы.
2, Каб вырашыць праблему нізкатэмпературнай прадукцыйнасці літый-іённых батарэй
Спраектаваць новую сістэму электралітычнай вадкасці, каб адпавядаць умовам нізкатэмпературнага асяроддзя;Палепшыць структуру станоўчага і адмоўнага электродаў, каб паскорыць хуткасць перадачы і скараціць адлегласць перадачы;Кантроль станоўчага і адмоўнага інтэрфейсу цвёрдага электраліта для зніжэння імпедансу.
(1) дабаўкі электраліта
Увогуле, выкарыстанне функцыянальных дабавак з'яўляецца адным з найбольш эфектыўных і эканамічных спосабаў палепшыць характарыстыкі батарэі пры нізкіх тэмпературах і дапамагчы сфарміраваць ідэальную плёнку SEI.У цяперашні час асноўнымі тыпамі дабавак з'яўляюцца дабаўкі на аснове ізацыянатаў, дабаўкі на аснове серы, іённыя вадкія дабаўкі і неарганічныя дабаўкі солі літыя.
Напрыклад, дабаўкі на аснове серы дыметылсульфіту (DMS) з адпаведнай аднаўленчай актыўнасцю, а таксама таму, што яго прадукты аднаўлення і звязванне іёнаў літыя слабейшыя, чым з вінілсульфатам (DTD), змякчэнне выкарыстання арганічных дабавак павялічыць імпеданс інтэрфейсу, каб пабудаваць больш стабільная і лепшая іённая праводнасць плёнкі інтэрфейсу адмоўнага электрода.Сульфітныя эфіры, прадстаўленыя диметилсульфитом (ДМС), валодаюць высокай дыэлектрычнай пранікальнасцю і шырокім дыяпазонам працоўных тэмператур.
(2) Растваральнік электраліта
Традыцыйны электраліт літый-іённай батарэі заключаецца ў растварэнні 1 моль гексафтарафасфату літыя (LiPF6) у змешаным растваральніку, такім як EC, PC, VC, DMC, метылэтылкарбанат (EMC) або дыэтылкарбанат (DEC), дзе склад растваральнік, тэмпература плаўлення, дыэлектрычная пранікальнасць, глейкасць і сумяшчальнасць з соллю літыя сур'ёзна паўплываюць на працоўную тэмпературу батарэі.У цяперашні час камерцыйны электраліт лёгка зацвярдзець пры нанясенні ў асяроддзе з нізкай тэмпературай -20 ℃ і ніжэй, нізкая дыэлектрычная пранікальнасць робіць соль літыя цяжкай для дысацыяцыі, а глейкасць занадта высокая, каб унутраны супраціў батарэі быў нізкім. платформа напружання.Літый-іённыя акумулятары могуць мець лепшыя характарыстыкі пры нізкіх тэмпературах за кошт аптымізацыі існуючага суадносін растваральнікаў, напрыклад, за кошт аптымізацыі складу электраліта (EC:PC:EMC=1:2:7), каб адмоўны электрод TiO2(B)/графен меў A ёмістасць ~ 240 мА г г-1 пры -20 ℃ і шчыльнасці току 0,1 А г-1.Або распрацаваць новыя нізкатэмпературныя растваральнікі электралітаў.Дрэнная праца літый-іённых акумулятараў пры нізкіх тэмпературах у асноўным звязана з павольнай дэсольватацыяй Li+ падчас працэсу ўбудавання Li+ у матэрыял электрода.Могуць быць выбраны рэчывы з нізкай энергіяй сувязі паміж Li+ і малекуламі растваральніка, такія як 1,3-дыяксапентылен (DIOX), і нанаразмерны тытанат літыя выкарыстоўваецца ў якасці электроднага матэрыялу для зборкі тэсту батарэі, каб кампенсаваць паніжаны каэфіцыент дыфузіі матэрыял электрода пры звышнізкіх тэмпературах, каб дасягнуць лепшай прадукцыйнасці пры нізкіх тэмпературах.
(3) соль літыя
У цяперашні час камерцыйны іён LiPF6 мае высокую электраправоднасць, высокія патрабаванні да вільгаці ў навакольным асяроддзі, дрэнную тэрмічную стабільнасць, а шкодныя газы, такія як HF, у рэакцыі вады лёгка ствараюць небяспеку для бяспекі.Плёнка цвёрдага электраліта, вырабленая з дыфтараксалату літыя (LiODFB), дастаткова стабільная і мае лепшыя характарыстыкі пры нізкіх тэмпературах і больш высокую хуткасць.Гэта таму, што LiODFB мае перавагі як бората дыяксалату літыя (LiBOB), так і LiBF4.
3. Рэзюмэ
Прадукцыйнасць літый-іённых батарэй пры нізкіх тэмпературах будзе залежаць ад многіх аспектаў, такіх як матэрыялы электродаў і электраліты.Комплекснае ўдасканаленне з розных пунктаў гледжання, такіх як электродныя матэрыялы і электраліт, можа спрыяць прымяненню і распрацоўцы літый-іённых акумулятараў, і перспектыва прымянення літыевых акумулятараў добрая, але тэхналогію неабходна распрацаваць і ўдасканаліць у далейшых даследаваннях.
Час публікацыі: 27 ліпеня 2023 г