Πρόοδος ανάπτυξης τεχνολογίας μπαταριών λιθίου ισχύος χαμηλής θερμοκρασίας

Οι τεχνικές και υλικές απαιτήσεις απόδοσης των μπαταριών ισχύος ιόντων λιθίου που παρασκευάζονται σε χαμηλές θερμοκρασίες είναι υψηλές. Η σοβαρή υποβάθμιση της απόδοσης της μπαταρίας ισχύος ιόντων λιθίου σε περιβάλλον χαμηλής θερμοκρασίας οφείλεται στην αύξηση της εσωτερικής αντίστασης, η οποία οδηγεί στη δυσκολία της διάχυσης του ηλεκτρολύτη και στη συντόμευση της ζωής του κυτταρικού κύκλου. Ως εκ τούτου, η έρευνα για την τεχνολογία μπαταριών χαμηλής θερμοκρασίας ισχύος έχει σημειώσει κάποια πρόοδο τα τελευταία χρόνια. Οι παραδοσιακές μπαταρίες ιόντων λιθίου υψηλής θερμοκρασίας έχουν κακή απόδοση σε υψηλή θερμοκρασία και η απόδοσή τους εξακολουθεί να είναι ασταθής σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας. μεγάλος όγκος κυψελών χαμηλής θερμοκρασίας, χαμηλή χωρητικότητα και κακή απόδοση κύκλου χαμηλής θερμοκρασίας. Η πόλωση είναι σημαντικά ισχυρότερη σε χαμηλή θερμοκρασία από ότι σε υψηλή θερμοκρασία. Το αυξημένο ιξώδες του ηλεκτρολύτη σε χαμηλή θερμοκρασία οδηγεί σε μείωση του αριθμού των κύκλων φόρτισης/εκφόρτισης. μειωμένη ασφάλεια των κυψελών και μειωμένη διάρκεια ζωής της μπαταρίας σε χαμηλή θερμοκρασία. και μειωμένη απόδοση κατά τη χρήση σε χαμηλή θερμοκρασία. Επιπλέον, η σύντομη διάρκεια ζωής της μπαταρίας σε χαμηλή θερμοκρασία και οι κίνδυνοι για την ασφάλεια των στοιχείων χαμηλής θερμοκρασίας έχουν θέσει νέες απαιτήσεις για την ασφάλεια των μπαταριών ισχύος. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη σταθερών, ασφαλών, αξιόπιστων και μεγάλης διάρκειας υλικών μπαταριών ισχύος για περιβάλλοντα χαμηλής θερμοκρασίας είναι το επίκεντρο της έρευνας για τις μπαταρίες ιόντων λιθίου χαμηλής θερμοκρασίας. Επί του παρόντος, υπάρχουν πολλά υλικά μπαταρίας ιόντων λιθίου χαμηλής θερμοκρασίας: (1) Υλικά ανόδου μετάλλου λιθίου: το μέταλλο λιθίου χρησιμοποιείται ευρέως στα ηλεκτρικά οχήματα λόγω της υψηλής χημικής του σταθερότητας, της υψηλής ηλεκτρικής αγωγιμότητας και της απόδοσης φόρτισης και εκφόρτισης σε χαμηλή θερμοκρασία. (2) Τα υλικά ανόδου άνθρακα χρησιμοποιούνται ευρέως στα ηλεκτρικά οχήματα λόγω της καλής αντίστασης στη θερμότητα, της απόδοσης του κύκλου χαμηλής θερμοκρασίας, της χαμηλής ηλεκτρικής αγωγιμότητας και της διάρκειας κύκλου χαμηλής θερμοκρασίας σε χαμηλές θερμοκρασίες. (3) Τα υλικά ανόδου άνθρακα χρησιμοποιούνται ευρέως στα ηλεκτρικά οχήματα λόγω της καλής αντοχής στη θερμότητα, της απόδοσης του κύκλου σε χαμηλή θερμοκρασία, της χαμηλής ηλεκτρικής αγωγιμότητας και της διάρκειας ζωής του κύκλου χαμηλής θερμοκρασίας. σε; (3) οι οργανικοί ηλεκτρολύτες έχουν καλή απόδοση σε χαμηλή θερμοκρασία. (4) πολυμερικοί ηλεκτρολύτες: οι μοριακές αλυσίδες πολυμερών είναι σχετικά μικρές και έχουν υψηλή συγγένεια. (5) ανόργανα υλικά: τα ανόργανα πολυμερή έχουν καλές παραμέτρους απόδοσης (αγωγιμότητα) και καλή συμβατότητα μεταξύ της δραστηριότητας ηλεκτρολυτών. (6) τα οξείδια μετάλλων είναι λιγότερα. (7) ανόργανα υλικά: ανόργανα πολυμερή κ.λπ.

Η διάρκεια ζωής των μπαταριών λιθίου εξαρτάται κυρίως από τη διαδικασία εκφόρτισης, ενώ η χαμηλή θερμοκρασία είναι ένας παράγοντας που έχει μεγαλύτερο αντίκτυπο στη διάρκεια ζωής των προϊόντων λιθίου. Συνήθως, σε περιβάλλον χαμηλής θερμοκρασίας, η επιφάνεια της μπαταρίας θα υποστεί αλλαγή φάσης προκαλώντας βλάβη στη δομή της επιφάνειας, συνοδευόμενη από μείωση χωρητικότητας και χωρητικότητας κυψέλης. Υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας, δημιουργείται αέριο στην κυψέλη, το οποίο θα επιταχύνει τη θερμική διάχυση. υπό χαμηλή θερμοκρασία, το αέριο δεν μπορεί να εκφορτιστεί εγκαίρως, επιταχύνοντας την αλλαγή φάσης του υγρού της μπαταρίας. Όσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο περισσότερο αέριο παράγεται και τόσο πιο αργή είναι η αλλαγή φάσης του υγρού της μπαταρίας. Επομένως, η εσωτερική αλλαγή υλικού της μπαταρίας είναι πιο δραστική και πολύπλοκη σε χαμηλή θερμοκρασία και είναι ευκολότερο να δημιουργηθούν αέρια και στερεά μέσα στο υλικό της μπαταρίας. Ταυτόχρονα, η χαμηλή θερμοκρασία θα οδηγήσει σε μια σειρά καταστροφικών αντιδράσεων, όπως η μη αναστρέψιμη θραύση του χημικού δεσμού στη διεπιφάνεια μεταξύ του υλικού της καθόδου και του ηλεκτρολύτη. θα οδηγήσει επίσης στη μείωση της αυτοσυναρμολόγησης του ηλεκτρολύτη και της διάρκειας του κύκλου. η ικανότητα μεταφοράς φορτίου ιόντων λιθίου στον ηλεκτρολύτη θα μειωθεί. η διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης θα προκαλέσει μια σειρά αλυσιδωτών αντιδράσεων, όπως το φαινόμενο πόλωσης κατά τη μεταφορά φορτίου ιόντων λιθίου, την αποσύνθεση της χωρητικότητας της μπαταρίας και την απελευθέρωση εσωτερικής τάσης, που επηρεάζει τη διάρκεια ζωής του κύκλου και την ενεργειακή πυκνότητα των μπαταριών ιόντων λιθίου και άλλες λειτουργίες. Όσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία σε χαμηλή θερμοκρασία, τόσο πιο έντονες και πολύπλοκες είναι οι διάφορες καταστροφικές αντιδράσεις, όπως η αντίδραση οξειδοαναγωγής στην επιφάνεια της μπαταρίας, η θερμική διάχυση, η αλλαγή φάσης στο εσωτερικό της κυψέλης και ακόμη και η πλήρης καταστροφή θα πυροδοτήσουν με τη σειρά τους μια σειρά από αλυσιδωτές αντιδράσεις όπως ο ηλεκτρολύτης αυτοσυναρμολόγηση, όσο πιο αργή είναι η ταχύτητα αντίδρασης, τόσο πιο σοβαρή είναι η αποσύνθεση της χωρητικότητας της μπαταρίας και τόσο φτωχότερη είναι η ικανότητα μετανάστευσης φορτίου ιόντων λιθίου σε υψηλή θερμοκρασία.