چرا ظرفیت باتری لیتیومی در زمستان کمتر می شود؟

باتری‌های لیتیوم یونی به دلیل عمر طولانی، ظرفیت خاص و بدون اثر حافظه از زمانی که وارد بازار شدند، به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته‌اند. استفاده از باتری‌های لیتیوم یون در دمای پایین مشکلاتی مانند ظرفیت کم، تضعیف شدید، عملکرد ضعیف چرخه، بارندگی آشکار لیتیوم و عدم تعادل لیتیوم دارد. با این حال، با گسترش مداوم زمینه‌های کاربردی، محدودیت‌های ناشی از عملکرد ضعیف باتری‌های لیتیوم یون در دمای پایین بیش از پیش آشکار شده‌اند.

بر اساس گزارش‌ها، ظرفیت تخلیه باتری‌های لیتیوم یون در -20 درجه تنها حدود ۳۱.۵ درصد از آن در دمای اتاق است. دمای کار باتری‌های لیتیوم یون سنتی بین -20 و مثبت ۵۵ درجه است. با این حال، در هوافضا، صنایع نظامی، وسایل نقلیه الکتریکی و سایر زمینه‌ها، باتری‌ها باید به طور معمول در درجه -40 کار کنند. بنابراین، بهبود خواص دمای پایین باتری‌های لیتیوم یون از اهمیت زیادی برخوردار است.

عوامل محدود کننده عملکرد دمای پایین باتری های لیتیوم یون

در یک محیط با دمای پایین، ویسکوزیته الکترولیت افزایش می‌یابد و حتی تا حدی جامد می‌شود و در نتیجه رسانایی باتری لیتیوم یونی کاهش می‌یابد.

در یک محیط دمای پایین، سازگاری بین الکترولیت، الکترود منفی و جداکننده ضعیف می شود.

لیتیوم به طور جدی از الکترود منفی باتری لیتیوم یونی در محیطی با دمای پایین رسوب می‌کند و لیتیوم فلزی رسوب‌شده با الکترولیت واکنش می‌دهد و رسوب محصول آن منجر به افزایش ضخامت رابط الکترولیت جامد (SEI) می‌شود. .

در یک محیط با دمای پایین، سیستم انتشار باتری‌های لیتیوم یون در ماده فعال کاهش می‌یابد و مقاومت انتقال بار (Rct) به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد.

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

نظر کارشناس 1: الکترولیت بیشترین تأثیر را بر عملکرد باتری های لیتیوم یونی در دمای پایین دارد و ترکیب و خواص فیزیکی و شیمیایی الکترولیت تأثیر مهمی بر عملکرد باتری در دمای پایین دارد. مشکلی که چرخه باتری در دمای پایین با آن مواجه است این است: ویسکوزیته الکترولیت افزایش می‌یابد، سرعت رسانش یون کاهش می‌یابد، و سرعت مهاجرت الکترون مدار خارجی مطابقت نخواهد داشت. بنابراین باتری به شدت 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 که منجر به از کار افتادن باتری می شود.

عملکرد الکترولیت در دمای پایین ارتباط نزدیکی با رسانایی خود الکترولیت دارد. الکترولیت با رسانایی بالا می تواند یون ها را سریعتر منتقل کند و در دماهای پایین ظرفیت بیشتری اعمال کند. هرچه نمک های لیتیوم تفکیک شده در الکترولیت بیشتر باشد، تعداد مهاجرت بیشتر و رسانایی بالاتر است. هرچه رسانایی بیشتر باشد، سرعت انتقال یون سریعتر، پلاریزاسیون کوچکتر و عملکرد باتری در دمای پایین بهتر است. بنابراین، رسانایی بالاتر شرط لازم برای دستیابی به عملکرد خوب باتری‌های لیتیوم یونی در دمای پایین است.

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

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

ویژگی های دمای پایین مواد کاتدی برای باتری های لیتیوم یون

خواص دمای پایین مواد کاتدی لایه ای

ساختار لایه ای، که نه تنها عملکرد نرخ غیرقابل مقایسه کانال انتشار یون لیتیوم یک بعدی را دارد، بلکه از ثبات ساختاری کانال سه بعدی نیز برخوردار است، اولین ماده تجاری کاتد باتری لیتیوم یون است. مواد معرف آن LiCoO2، Li(Co1-xNix)O2 و Li(Ni، Co، Mn)O2 و غیره هستند.