چرا ظرفیت باتری لیتیومی در زمستان کاهش می یابد؟

چرا ظرفیت باتری لیتیومی در زمستان کاهش می یابد؟

چرا ظرفیت باتری لیتیومی در زمستان کاهش می یابد؟

  باتری های لیتیوم یونی از زمان ورود به بازار به دلیل مزایایی مانند طول عمر بالا، ظرفیت ویژه زیاد و عدم اثر حافظه به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته اند. استفاده از باتری‌های لیتیوم یون در دمای پایین مشکلاتی مانند ظرفیت کم، تضعیف شدید، عملکرد ضعیف چرخه، تکامل آشکار لیتیوم و عدم تعادل حذف و جاگذاری لیتیوم دارد. با این حال، با گسترش مداوم زمینه های کاربردی، محدودیت های ناشی از عملکرد ضعیف باتری های لیتیوم یون در دمای پایین به طور فزاینده ای آشکار می شود.

از زمانی که باتری‌های لیتیوم یون وارد بازار شدند، به دلیل مزایایی مانند عمر طولانی، ظرفیت ویژه زیاد و نداشتن اثر حافظه، به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفتند. باتری‌های لیتیوم یونی که در دماهای پایین استفاده می‌شوند، دارای مشکلاتی مانند ظرفیت کم، تضعیف جدی، عملکرد ضعیف چرخه، بارندگی آشکار لیتیوم، و عدم تعادل لیتیوم هستند. با این حال، با ادامه گسترش زمینه های کاربردی، محدودیت های ناشی از عملکرد ضعیف باتری های لیتیوم یون در دمای پایین به طور فزاینده ای آشکار شده است.

بر اساس گزارش ها، ظرفیت تخلیه باتری های لیتیوم یونی در دمای -20 ℃ تنها حدود 31.5 درصد از آن در دمای اتاق است. باتری های لیتیوم یون سنتی در دمای بین -20 ~ 55 ℃ کار می کنند. با این حال، در زمینه هایی مانند هوافضا، نظامی و وسایل نقلیه الکتریکی، لازم است که باتری در دمای -40 درجه سانتیگراد به طور معمول کار کند. بنابراین، بهبود خواص دمای پایین باتری‌های لیتیوم یونی از اهمیت بالایی برخوردار است.

بر اساس گزارش‌ها، ظرفیت تخلیه باتری‌های لیتیوم یونی در دمای 20- درجه سانتی‌گراد تنها حدود 31.5 درصد از آن در دمای اتاق است. دمای کار باتری های لیتیوم یون سنتی بین -20 تا 55 درجه سانتیگراد است. با این حال، در هوافضا، صنایع نظامی، وسایل نقلیه الکتریکی و سایر زمینه ها، باتری ها باید به طور معمول در دمای -40 درجه سانتیگراد کار کنند. بنابراین، بهبود خواص دمای پایین باتری‌های لیتیوم یونی از اهمیت بالایی برخوردار است.

عوامل محدود کننده عملکرد باتری های لیتیوم یون در دمای پایین

عوامل محدود کننده عملکرد باتری های لیتیوم یون در دمای پایین

• در محیط های با دمای پایین، ویسکوزیته الکترولیت افزایش می یابد و حتی تا حدی جامد می شود که منجر به کاهش رسانایی باتری های لیتیوم یون می شود.
• در محیط‌های با دمای پایین، ویسکوزیته الکترولیت افزایش می‌یابد و حتی تا حدی جامد می‌شود و باعث کاهش رسانایی باتری‌های لیتیوم یون می‌شود.
  
• سازگاری بین الکترولیت، الکترود منفی و جداکننده در محیط های با دمای پایین بدتر می شود.
• در محیط های با دمای پایین، سازگاری بین الکترولیت، الکترود منفی و جداکننده بدتر می شود.
  
• الکترود منفی باتری‌های لیتیوم یونی در محیط‌های با دمای پایین، بارندگی شدید لیتیوم را تجربه می‌کند و لیتیوم فلزی رسوب‌شده با الکترولیت واکنش می‌دهد و در نتیجه محصولات آن رسوب می‌کند و ضخامت رابط الکترولیت جامد (SEI) را افزایش می‌دهد.
• لیتیوم به طور جدی از الکترود منفی باتری‌های لیتیوم یون در محیط‌های با دمای پایین رسوب می‌کند و لیتیوم فلزی رسوب‌شده با الکترولیت واکنش می‌دهد و رسوب محصول باعث افزایش ضخامت رابط الکترولیت جامد (SEI) می‌شود.
  
• در محیط های با دمای پایین، سیستم انتشار باتری های لیتیوم یون در ماده فعال کاهش می یابد و امپدانس انتقال بار (Rct) به طور قابل توجهی افزایش می یابد.
• در محیط های با دمای پایین، سیستم انتشار در ماده فعال باتری های لیتیوم یون کاهش می یابد و مقاومت انتقال بار (Rct) به طور قابل توجهی افزایش می یابد.
  

بررسی عوامل موثر بر عملکرد دمای پایین باتری‌های لیتیوم یونی

بحث در مورد عوامل موثر بر عملکرد باتری های لیتیوم یون در دمای پایین

نظر کارشناس 1: الکترولیت بیشترین تأثیر را بر عملکرد باتری‌های لیتیوم یونی در دمای پایین دارد و ترکیب و خواص فیزیکوشیمیایی الکترولیت تأثیر مهمی بر عملکرد باتری‌ها در دمای پایین دارد. مشکلی که در چرخه باتری در دمای پایین با آن مواجه است این است که ویسکوزیته الکترولیت افزایش می‌یابد، سرعت هدایت یون کاهش می‌یابد، و سرعت مهاجرت الکترون‌ها در مدار خارجی مطابقت ندارد و در نتیجه قطبش شدید باتری و تیز شدن باتری ایجاد می‌شود. کاهش ظرفیت شارژ و دشارژ به خصوص هنگام شارژ در دمای پایین، یون های لیتیوم می توانند به راحتی دندریت های لیتیوم را روی سطح الکترود منفی تشکیل دهند که منجر به خرابی باتری می شود.

نظر کارشناس 1: الکترولیت بیشترین تاثیر را بر عملکرد باتری های لیتیوم یونی در دمای پایین دارد. مشکلی که باتری‌ها در دماهای پایین با آن‌ها چرخش می‌کنند این است که ویسکوزیته الکترولیت افزایش می‌یابد و سرعت رسانش یون کاهش می‌یابد و در نتیجه سرعت مهاجرت الکترون مدار خارجی به هم نمی‌خورد قطبی شده و ظرفیت شارژ و دشارژ به شدت کاهش می یابد. به خصوص هنگام شارژ در دمای پایین، یون های لیتیوم می توانند به راحتی دندریت های لیتیوم را روی سطح الکترود منفی تشکیل دهند و باعث خرابی باتری شوند.

عملکرد الکترولیت در دمای پایین ارتباط نزدیکی با رسانایی خود دارد. الکترولیت ها با رسانایی بالا یون ها را به سرعت منتقل می کنند و می توانند ظرفیت بیشتری را در دماهای پایین اعمال کنند. هر چه نمک های لیتیوم بیشتر در الکترولیت تفکیک شوند، مهاجرت بیشتری رخ می دهد و رسانایی بالاتری دارد. هرچه رسانایی بیشتر و سرعت رسانش یونی بیشتر باشد، قطبش دریافتی کمتر و عملکرد باتری در دماهای پایین بهتر است. بنابراین، رسانایی بالاتر شرط لازم برای دستیابی به عملکرد خوب باتری‌های لیتیوم یون در دمای پایین است.

عملکرد الکترولیت در دمای پایین ارتباط نزدیکی با رسانایی خود الکترولیت دارد. هر چه نمک های لیتیوم در الکترولیت بیشتر تفکیک شوند، تعداد مهاجرت ها بیشتر و رسانایی بیشتر می شود. رسانایی بالا است و هرچه سرعت انتقال یون سریعتر باشد، قطبش کوچکتر است و عملکرد باتری در دماهای پایین بهتر است. بنابراین، هدایت الکتریکی بالاتر شرط لازم برای دستیابی به عملکرد خوب باتری‌های لیتیوم یونی در دمای پایین است.

رسانایی یک الکترولیت به ترکیب آن مرتبط است و کاهش ویسکوزیته حلال یکی از راه‌های بهبود رسانایی الکترولیت است. سیالیت خوب حلال ها در دماهای پایین تضمینی برای انتقال یون است و لایه الکترولیت جامد تشکیل شده توسط الکترولیت روی الکترود منفی در دماهای پایین نیز یک عامل کلیدی موثر بر هدایت یون لیتیوم است و RSEI امپدانس اصلی لیتیوم- است. باتری های یونی در محیط های با دمای پایین

رسانایی الکترولیت به ترکیب الکترولیت مربوط می شود کاهش ویسکوزیته حلال یکی از راه های بهبود رسانایی الکترولیت است. سیالیت خوب حلال در دماهای پایین انتقال یون را تضمین می کند و لایه الکترولیت جامد تشکیل شده توسط الکترولیت روی الکترود منفی در دماهای پایین نیز کلید تأثیرگذاری بر هدایت یون لیتیوم است و RSEI امپدانس اصلی باتری های لیتیوم یون است. در محیط های با دمای پایین

کارشناس 2: عامل اصلی محدود کننده عملکرد باتری های لیتیوم یونی در دمای پایین، امپدانس انتشار + لیتیوم به سرعت در حال افزایش در دماهای پایین به جای غشای SEI است.

کارشناس 2: عامل اصلی محدود کننده عملکرد باتری های لیتیوم یونی در دمای پایین، افزایش شدید مقاومت انتشار لیتیوم + در دماهای پایین است، نه فیلم SEI.

ویژگی های دمای پایین مواد الکترود مثبت برای باتری های لیتیوم یونی

ویژگی های دمای پایین مواد کاتد باتری لیتیوم یون

1. ویژگی های دمای پایین مواد الکترود مثبت لایه ای

1. ویژگی های دمای پایین مواد کاتدی ساختار لایه ای

ساختار لایه ای، با عملکرد نرخ بی نظیر در مقایسه با کانال های انتشار لیتیوم-یون یک بعدی و پایداری ساختاری کانال های سه بعدی، اولین ماده الکترود مثبت تجاری موجود برای باتری های لیتیوم-یون است. مواد نماینده آن عبارتند از LiCoO2، Li (Co1 xNix) O2، و Li (Ni، Co، Mn) O2.

ساختار لایه‌ای نه تنها عملکرد نرخ بی‌نظیری از کانال‌های انتشار یون لیتیوم یک‌بعدی دارد، بلکه دارای پایداری ساختاری کانال‌های سه‌بعدی است. مواد معرف آن عبارتند از LiCoO2، Li(Co1-xNix)O2 و Li(Ni،Co،Mn)O2 و غیره.

Xie Xiaohua و همکاران. LiCoO2/MCMB را مطالعه کرد و ویژگی های شارژ و دشارژ در دمای پایین آن را آزمایش کرد.

Xie Xiaohua و دیگران از LiCoO2/MCMB به عنوان هدف تحقیق استفاده کردند و ویژگی‌های شارژ و دشارژ دمای پایین آن را آزمایش کردند.

نتایج نشان داد که با کاهش دما، فلات تخلیه از 3.762 ولت (0 ℃) به 3.207 ولت (-30 ℃) کاهش یافت. ظرفیت کل باتری نیز به شدت از 78.98 میلی آمپر · ساعت (0 ℃) به 68.55 میلی آمپر · ساعت (-30 ℃) کاهش یافته است.

نتایج نشان می‌دهد که با کاهش دما، پلت فرم تخلیه آن از 3.762 ولت (0℃) به 3.207 ولت (30 درجه سانتیگراد) کاهش می یابد. (30- درجه سانتیگراد).

2. ویژگی های دمای پایین مواد کاتدی ساختاری اسپینل

2. مشخصات دمای پایین مواد کاتدی ساختار اسپینل

مواد کاتد LiMn2O4 با ساختار اسپینل دارای مزایای کم هزینه و غیر سمی بودن به دلیل عدم وجود عنصر Co است.

ساختار اسپینل مواد کاتد LiMn2O4 حاوی عنصر Co نیست، بنابراین مزایای کم هزینه و غیر سمی بودن را دارد.

با این حال، حالت‌های ظرفیت متغیر منگنز و اثر جان تلر Mn3+ منجر به ناپایداری ساختاری و برگشت‌پذیری ضعیف این جزء می‌شود.

با این حال، وضعیت ظرفیت متغیر منگنز و اثر Jahn-Teller Mn3+ منجر به ناپایداری ساختاری و برگشت پذیری ضعیف این مولفه می شود.

پنگ ژنگشون و همکاران اشاره کرد که روش های مختلف آماده سازی تاثیر زیادی بر عملکرد الکتروشیمیایی مواد کاتدی LiMn2O4 دارند. Rct را به عنوان مثال در نظر بگیرید: Rct LiMn2O4 سنتز شده با روش فاز جامد در دمای بالا به طور قابل توجهی بالاتر از سنتز شده با روش سل ژل است و این پدیده در ضریب انتشار یون لیتیوم نیز منعکس می شود. دلیل اصلی این امر این است که روش های مختلف سنتز تاثیر قابل توجهی بر کریستالی و مورفولوژی محصولات دارند.

پنگ ژنگشون و همکاران اشاره کردند که روش های مختلف آماده سازی تاثیر بیشتری بر عملکرد الکتروشیمیایی مواد کاتد LiMn2O4 دارند: Rct از LiMn2O4 سنتز شده با روش فاز جامد به طور قابل توجهی بالاتر از آن است. به روش سل-ژل، و این پدیده در یون های لیتیوم رخ می دهد و در ضریب انتشار نیز منعکس می شود. دلیل آن عمدتاً به دلیل تأثیر زیاد روش های مختلف سنتز بر کریستالی و مورفولوژی محصول است.

3. مشخصات دمای پایین مواد کاتدی سیستم فسفات

3. ویژگی های دمای پایین مواد کاتدی سیستم فسفات

LiFePO4، همراه با مواد سه تایی، به دلیل پایداری حجم عالی و ایمنی، به ماده اصلی الکترود مثبت برای باتری های برق تبدیل شده است. 

ساختار اسپینل مواد کاتد LiMn2O4 حاوی عنصر Co نیست، بنابراین مزایای کم هزینه و غیر سمی بودن را دارد.

عملکرد ضعیف فسفات آهن لیتیوم در دمای پایین عمدتاً به دلیل عایق بودن مواد آن، رسانایی الکترونیکی کم، انتشار ضعیف یون لیتیوم و رسانایی ضعیف در دماهای پایین است که مقاومت داخلی باتری را افزایش می دهد و به شدت تحت تأثیر قطبش قرار می گیرد. مانع از شارژ و دشارژ باتری و در نتیجه عملکرد نامناسب در دمای پایین می شود.

به دلیل ثبات حجم و ایمنی عالی، LiFePO4، همراه با مواد سه تایی، به بدنه اصلی مواد کاتدی فعلی برای باتری های برق تبدیل شده است. عملکرد ضعیف لیتیوم آهن فسفات در دمای پایین عمدتاً به این دلیل است که خود ماده یک عایق است، با رسانایی الکترونیکی کم، انتشار ضعیف یون لیتیوم و رسانایی ضعیف در دماهای پایین، که مقاومت داخلی باتری را افزایش می دهد و به شدت تحت تأثیر قرار می گیرد. پلاریزاسیون شارژ و تخلیه باتری مسدود شده است، بنابراین عملکرد دمای پایین ایده آل نیست.

هنگام مطالعه رفتار شارژ و دشارژ LiFePO4 در دماهای پایین، Gu Yijie و همکاران. دریافت که راندمان کولمبی آن به ترتیب از 100 درصد در دمای 55 درجه سانتیگراد به 96 درصد در دمای 0 درجه سانتیگراد و 64 درصد در دمای 20- درجه سانتیگراد کاهش یافته است. ولتاژ تخلیه از 3.11 ولت در دمای 55 درجه سانتیگراد به 2.62 ولت در 20- درجه سانتیگراد کاهش می یابد.

هنگامی که Gu Yijie و همکارانش رفتار شارژ و دشارژ LiFePO4 را در دماهای پایین مطالعه کردند، دریافتند که راندمان Coulombic آن از 100٪ در دمای 55 درجه سانتیگراد به 96٪ در دمای -20 درجه سانتیگراد کاهش یافته است ولتاژ از 3.11 ولت در 55 درجه سانتیگراد کاهش یافت و در 20- درجه سانتیگراد به 2.62 ولت کاهش یافت.

زینگ و همکاران LiFePO4 را با استفاده از نانو کربن اصلاح کرد و دریافت که افزودن عوامل رسانای نانو کربن حساسیت عملکرد الکتروشیمیایی LiFePO4 را به دما کاهش داد و عملکرد آن را در دمای پایین بهبود بخشید. ولتاژ تخلیه LiFePO4 اصلاح شده از 3.40 ولت در دمای 25 درجه سانتیگراد به 3.09 ولت در 25- درجه سانتیگراد کاهش یافت و تنها 9.12٪ کاهش یافت. و راندمان باتری آن 57.3٪ در -25 ℃، بالاتر از 53.4٪ بدون عوامل رسانای نانو کربن است.

Xing و همکارانش از نانوکربن برای اصلاح LiFePO4 استفاده کردند و دریافتند که پس از افزودن عامل رسانای نانوکربن، خواص الکتروشیمیایی LiFePO4 کمتر به دما و عملکرد در دمای پایین بهبود یافته است، ولتاژ تخلیه LiFePO4 از 3.40 به 3.40 افزایش یافته است. در دمای 25 درجه سانتیگراد به 3.09 ولت در 25- درجه سانتیگراد کاهش یافت و بازده باتری آن در 25- درجه سانتیگراد 57.3 درصد بود.

اخیراً، LiMnPO4 علاقه شدیدی را در بین مردم برانگیخته است. تحقیقات نشان داده است که LiMnPO4 دارای مزایایی مانند پتانسیل بالا (4.1 ولت)، عدم آلودگی، قیمت پایین و ظرفیت ویژه بزرگ (170 میلی آمپر ساعت بر گرم) است. با این حال، به دلیل هدایت یونی کمتر LiMnPO4 در مقایسه با LiFePO4، آهن اغلب برای جایگزینی جزئی منگنز برای تشکیل محلول های جامد LiMn0.8Fe0.2PO4 در عمل استفاده می شود.

اخیراً LiMnPO4 توجه زیادی را به خود جلب کرده است. تحقیقات نشان داده است که LiMnPO4 دارای مزایای پتانسیل بالا (4.1 ولت)، بدون آلودگی، قیمت پایین و ظرفیت ویژه بزرگ (170 میلی آمپر ساعت بر گرم) است. با این حال، به دلیل هدایت یونی کمتر LiMnPO4 نسبت به LiFePO4، Fe اغلب برای جایگزینی جزئی منگنز در عمل برای تشکیل محلول جامد LiMn0.8Fe0.2PO4 استفاده می شود.

ویژگی های دمای پایین مواد الکترود منفی برای باتری های لیتیوم یونی

خواص دمای پایین مواد آند باتری لیتیوم یون

در مقایسه با مواد الکترود مثبت، پدیده تخریب در دمای پایین مواد الکترود منفی در باتری‌های لیتیوم یون شدیدتر است، عمدتاً به سه دلیل زیر:

در مقایسه با مواد کاتدی، بدتر شدن دمای پایین مواد آند باتری لیتیومی سه دلیل اصلی وجود دارد:

• در هنگام شارژ و دشارژ با سرعت بالا در دمای پایین، قطبش باتری شدید است و مقدار زیادی فلز لیتیوم روی سطح الکترود منفی رسوب می‌کند و محصولات واکنش بین فلز لیتیوم و الکترولیت معمولاً رسانایی ندارند.
• هنگام شارژ و دشارژ در دمای پایین و سرعت بالا، باتری به شدت قطبی می شود و مقدار زیادی لیتیوم فلزی روی سطح الکترود منفی رسوب می کند و محصول واکنش بین لیتیوم فلزی و الکترولیت به طور کلی رسانا نیست.
  
• از منظر ترمودینامیکی، الکترولیت حاوی تعداد زیادی گروه قطبی مانند C-O و C-N است که می‌توانند با مواد الکترود منفی واکنش دهند و در نتیجه فیلم‌های SEI در برابر اثرات دمای پایین حساس‌تر هستند.
• از نقطه نظر ترمودینامیکی، الکترولیت حاوی تعداد زیادی گروه قطبی مانند C-O و C-N است که می توانند با ماده آند واکنش دهند و فیلم SEI تشکیل شده بیشتر مستعد ابتلا به دمای پایین است.
  
• قرار دادن لیتیوم در الکترودهای کربن منفی در دماهای پایین دشوار است و در نتیجه شارژ و تخلیه نامتقارن ایجاد می شود.
• برای الکترودهای کربن منفی وارد کردن لیتیوم در دماهای پایین دشوار است و عدم تقارن در شارژ و دشارژ وجود دارد.
  

تحقیق در مورد الکترولیت های دمای پایین

تحقیق در مورد الکترولیت با دمای پایین

الکترولیت در انتقال باتری‌های لیتیوم یون لیتیوم-یون نقش دارد و هدایت یونی و عملکرد تشکیل فیلم SEI آن تأثیر قابل‌توجهی بر عملکرد باتری در دمای پایین دارد. سه شاخص اصلی برای قضاوت در مورد کیفیت الکترولیت های با دمای پایین وجود دارد: هدایت یونی، پنجره الکتروشیمیایی و فعالیت واکنش الکترود. سطح این سه شاخص تا حد زیادی به مواد تشکیل دهنده آنها بستگی دارد: حلال ها، الکترولیت ها (نمک های لیتیوم) و مواد افزودنی. بنابراین، مطالعه عملکرد در دمای پایین بخش‌های مختلف الکترولیت برای درک و بهبود عملکرد باتری‌ها در دمای پایین از اهمیت بالایی برخوردار است.

الکترولیت نقش مهمی در انتقال Li+ در باتری‌های لیتیوم یون ایفا می‌کند و رسانایی یونی و ویژگی‌های تشکیل فیلم SEI آن تأثیر قابل‌توجهی بر عملکرد باتری در دمای پایین دارد. سه شاخص اصلی برای قضاوت در مورد کیفیت الکترولیت های با دمای پایین وجود دارد: هدایت یونی، پنجره الکتروشیمیایی و واکنش الکترود. سطوح این سه شاخص تا حد زیادی به مواد تشکیل دهنده آنها بستگی دارد: حلال، الکترولیت (نمک لیتیوم) و مواد افزودنی. بنابراین، مطالعه خواص دمای پایین بخش‌های مختلف الکترولیت برای درک و بهبود عملکرد باتری در دمای پایین اهمیت زیادی دارد.

• در مقایسه با کربنات های زنجیره ای، الکترولیت های مبتنی بر EC ساختار فشرده، نیروی برهمکنش بالا و نقطه ذوب و ویسکوزیته بالاتری دارند. با این حال، قطبیت بزرگی که ساختار دایره ای به ارمغان می آورد اغلب منجر به ثابت دی الکتریک بالا می شود. ثابت دی الکتریک بالا، رسانایی یونی بالا، و عملکرد عالی در تشکیل فیلم حلال های EC به طور موثر از وارد کردن همزمان مولکول های حلال جلوگیری می کند و آنها را ضروری می کند. بنابراین، متداول‌ترین سیستم‌های الکترولیت با دمای پایین بر پایه EC هستند و با حلال‌های مولکولی کوچک با نقطه ذوب پایین مخلوط می‌شوند.
• در مقایسه با کربنات های زنجیره ای، ویژگی های دمای پایین الکترولیت های مبتنی بر EC این است که کربنات های حلقوی دارای ساختار محکم، نیروی قوی و نقطه ذوب و ویسکوزیته بالاتر هستند. با این حال، قطبیت بزرگی که ساختار حلقه به ارمغان می آورد، اغلب باعث می شود که ثابت دی الکتریک زیادی داشته باشد. ثابت دی الکتریک زیاد، رسانایی یونی بالا و خواص عالی تشکیل فیلم حلال های EC به طور موثری از وارد کردن همزمان مولکول های حلال جلوگیری می کند و آنها را ضروری می کند حلال مولکولی با نقطه ذوب پایین
  
• نمک های لیتیوم جزء مهم الکترولیت ها هستند. نمک های لیتیوم در الکترولیت ها نه تنها می توانند رسانایی یونی محلول را بهبود بخشند، بلکه فاصله انتشار Li+ را در محلول نیز کاهش می دهند. به طور کلی، هر چه غلظت Li+ در یک محلول بیشتر باشد، رسانایی یونی آن بیشتر است. با این حال، غلظت یون های لیتیوم در الکترولیت به طور خطی با غلظت نمک های لیتیوم همبستگی ندارد، بلکه شکل سهمی را نشان می دهد. زیرا غلظت یون های لیتیوم در حلال به قدرت تفکیک و تداعی نمک های لیتیوم در حلال بستگی دارد.

• نمک لیتیوم جزء مهمی از الکترولیت است. نمک لیتیوم در الکترولیت نه تنها می تواند رسانایی یونی محلول را افزایش دهد، بلکه فاصله انتشار Li+ را در محلول نیز کاهش می دهد. به طور کلی، هر چه غلظت Li+ در محلول بیشتر باشد، رسانایی یونی آن بیشتر است. با این حال، غلظت یون لیتیوم در الکترولیت به طور خطی با غلظت نمک لیتیوم مرتبط نیست، اما سهموی است. زیرا غلظت یون های لیتیوم در حلال به قدرت تفکیک و تداعی نمک لیتیوم در حلال بستگی دارد.

  
  

تحقیق در مورد الکترولیت های دمای پایین

تحقیق در مورد الکترولیت با دمای پایین

علاوه بر خود ترکیب باتری، فاکتورهای فرآیند در عملکرد عملی نیز می توانند تأثیر قابل توجهی بر عملکرد باتری داشته باشند.

علاوه بر ترکیب خود باتری، عوامل فرآیند در عملکرد واقعی نیز تأثیر زیادی بر عملکرد باتری خواهند داشت.

(1) فرآیند آماده سازی یعقوب و همکاران اثر بار الکترود و ضخامت پوشش را بر عملکرد باتری‌های LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2/Graphite در دمای پایین مطالعه کرد و دریافت که از نظر ظرفیت نگهداری، هرچه بار الکترود کمتر و لایه پوشش نازک‌تر باشد، بهتر است. عملکرد در دمای پایین

(1) فرآیند آماده سازی یعقوب و همکارانش اثرات بار الکترود و ضخامت پوشش را بر روی عملکرد باتری‌های LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2/Graphite در دمای پایین مطالعه کردند و دریافتند که از نظر ظرفیت نگهداری، بار الکترود کمتر و لایه پوشش نازک‌تر است. ، عملکرد در دمای پایین بهتر است.

(2) وضعیت شارژ و تخلیه. پتزل و همکاران تأثیر شرایط شارژ و دشارژ در دمای پایین را بر عمر چرخه باتری ها مطالعه کرد و دریافت که وقتی عمق دشارژ زیاد باشد، باعث کاهش قابل توجه ظرفیت و کاهش عمر چرخه می شود.

(2) حالت شارژ و تخلیه. پتزل و همکارانش تاثیر حالت‌های شارژ و دشارژ در دمای پایین را بر عمر چرخه باتری مطالعه کردند و دریافتند که وقتی عمق دشارژ زیاد باشد، باعث از دست دادن ظرفیت بیشتر و کاهش عمر چرخه می‌شود.

(3) عوامل دیگر. مساحت سطح، اندازه منافذ، تراکم الکترود، ترشوندگی بین الکترود و الکترولیت و جداکننده همگی بر عملکرد باتری‌های لیتیوم یونی در دمای پایین تأثیر می‌گذارند. علاوه بر این، تأثیر نقص مواد و فرآیند بر عملکرد باتری در دمای پایین را نمی توان نادیده گرفت.

(3) عوامل دیگر. مساحت سطح، اندازه منافذ، تراکم الکترود الکترود، ترشوندگی الکترود و الکترولیت و جداکننده همگی بر عملکرد باتری‌های لیتیوم یونی در دمای پایین تأثیر می‌گذارند. علاوه بر این، تأثیر نقص در مواد و فرآیندها بر عملکرد باتری ها در دمای پایین را نمی توان نادیده گرفت.

خلاصه

خلاصه کنید

برای اطمینان از عملکرد باتری های لیتیوم یونی در دمای پایین، نکات زیر باید به خوبی انجام شود:

(1) تشکیل یک فیلم نازک و متراکم SEI.

(2) اطمینان حاصل شود که Li + دارای ضریب انتشار بالایی در ماده فعال است.

(3) الکترولیت ها رسانایی یونی بالایی در دماهای پایین دارند.

علاوه بر این، تحقیقات می‌تواند رویکرد متفاوتی داشته باشد و بر نوع دیگری از باتری‌های لیتیوم یونی متمرکز شود - تمام باتری‌های لیتیوم یونی حالت جامد. در مقایسه با باتری‌های لیتیوم یون معمولی، انتظار می‌رود که تمام باتری‌های لیتیوم یون حالت جامد، به‌ویژه تمام باتری‌های لیتیوم یون لایه نازک حالت جامد، مشکلات کاهش ظرفیت و ایمنی چرخه باتری‌های مورد استفاده در دماهای پایین را به طور کامل حل کنند.

برای اطمینان از عملکرد باتری های لیتیوم یونی در دمای پایین، نکات زیر باید رعایت شود:

(1) یک فیلم SEI نازک و متراکم تشکیل دهید.

(2) اطمینان حاصل کنید که Li+ دارای ضریب انتشار زیادی در ماده فعال است.

(3) الکترولیت دارای رسانایی یونی بالایی در دماهای پایین است.

علاوه بر این، تحقیقات همچنین می‌تواند راه دیگری برای تمرکز روی نوع دیگری از باتری‌های لیتیوم یونی - باتری لیتیوم یونی تمام حالت جامد پیدا کند. در مقایسه با باتری های لیتیوم یون معمولی، باتری های لیتیوم یون تمام حالت جامد، به ویژه باتری های لیتیوم یون لایه نازک تمام حالت جامد، انتظار می رود مشکل کاهش ظرفیت و مسائل ایمنی چرخه باتری های مورد استفاده را به طور کامل حل کنند. دمای پایین