लिथियम बॅटरीची कमी तापमान कामगिरी

कमी तापमानाच्या वातावरणात, लिथियम-आयन बॅटरीची कार्यक्षमता आदर्श नसते. जेव्हा सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या लिथियम-आयन बॅटरी -10 डिग्री सेल्सिअस तापमानात काम करतात, तेव्हा त्यांची कमाल चार्ज आणि डिस्चार्ज क्षमता आणि टर्मिनल व्होल्टेज सामान्य तापमानाच्या तुलनेत लक्षणीयरीत्या कमी होईल [6], जेव्हा डिस्चार्ज तापमान -20 डिग्री सेल्सिअस पर्यंत खाली येते तेव्हा उपलब्ध क्षमता कमी होईल. अगदी खोलीच्या तपमानावर 25 ° से 1/3 पर्यंत कमी केले जाऊ शकते, जेव्हा डिस्चार्ज तापमान कमी असते, तेव्हा काही लिथियम बॅटरी चार्ज आणि डिस्चार्ज क्रियाकलाप देखील करू शकत नाहीत, "डेड बॅटरी" स्थितीत प्रवेश करतात.

1, कमी तापमानात लिथियम-आयन बॅटरीची वैशिष्ट्ये
(१) मॅक्रोस्कोपिक
कमी तापमानात लिथियम-आयन बॅटरीचे वैशिष्ट्यपूर्ण बदल खालीलप्रमाणे आहेत: तापमानात सतत घट झाल्यामुळे, ओमिक प्रतिरोध आणि ध्रुवीकरण प्रतिरोध वेगवेगळ्या अंशांमध्ये वाढतो; लिथियम-आयन बॅटरीचे डिस्चार्ज व्होल्टेज सामान्य तापमानापेक्षा कमी असते. कमी तापमानात चार्जिंग आणि डिस्चार्ज करताना, त्याचे ऑपरेटिंग व्होल्टेज सामान्य तापमानापेक्षा वेगाने वाढते किंवा कमी होते, परिणामी त्याची कमाल वापरण्यायोग्य क्षमता आणि शक्ती लक्षणीय घटते.

(२) सूक्ष्मदर्शी पद्धतीने
कमी तापमानात लिथियम-आयन बॅटरीच्या कार्यक्षमतेत बदल मुख्यत्वे खालील महत्त्वाच्या घटकांच्या प्रभावामुळे होतात. जेव्हा सभोवतालचे तापमान -20 ℃ पेक्षा कमी असते तेव्हा द्रव इलेक्ट्रोलाइट घन होतो, त्याची चिकटपणा झपाट्याने वाढते आणि त्याची आयनिक चालकता कमी होते. सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीमध्ये लिथियम आयन प्रसार मंद आहे; लिथियम आयनचे विघटन करणे कठीण आहे, आणि SEI फिल्ममध्ये त्याचे प्रसारण मंद होते आणि चार्ज ट्रान्सफर प्रतिबाधा वाढते. लिथियम डेंड्राइटची समस्या कमी तापमानात विशेषतः ठळकपणे दिसून येते.

2, लिथियम-आयन बॅटरीच्या कमी तापमानाच्या कामगिरीचे निराकरण करण्यासाठी
कमी तापमानाच्या वातावरणाची पूर्तता करण्यासाठी नवीन इलेक्ट्रोलाइटिक द्रव प्रणाली डिझाइन करा; प्रेषण गती वाढवण्यासाठी सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोड संरचना सुधारा आणि प्रसारण अंतर कमी करा; प्रतिबाधा कमी करण्यासाठी सकारात्मक आणि नकारात्मक घन इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस नियंत्रित करा.

(1) इलेक्ट्रोलाइट ऍडिटीव्ह
सर्वसाधारणपणे, फंक्शनल ॲडिटीव्हचा वापर बॅटरीच्या कमी तापमानाची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी आणि आदर्श SEI फिल्म तयार करण्यात मदत करण्यासाठी सर्वात प्रभावी आणि किफायतशीर मार्गांपैकी एक आहे. सध्या, ऍडिटीव्हचे मुख्य प्रकार म्हणजे आयसोसायनेट आधारित ऍडिटीव्ह, सल्फर आधारित ऍडिटीव्ह, आयनिक लिक्विड ऍडिटीव्ह आणि अजैविक लिथियम सॉल्ट ऍडिटीव्ह.

उदाहरणार्थ, डायमिथाइल सल्फाईट (डीएमएस) सल्फरवर आधारित ऍडिटीव्ह, योग्य रिड्यूसिंग ऍक्टिव्हिटीसह, आणि त्याची कमी करणारी उत्पादने आणि लिथियम आयन बंधन विनाइल सल्फेट (डीटीडी) पेक्षा कमकुवत असल्याने, सेंद्रिय ऍडिटीव्हचा वापर कमी केल्याने इंटरफेस प्रतिबाधा वाढेल, एक तयार करण्यासाठी नकारात्मक इलेक्ट्रोड इंटरफेस फिल्मची अधिक स्थिर आणि चांगली आयनिक चालकता. डायमिथाइल सल्फाइट (DMS) द्वारे प्रस्तुत सल्फाइट एस्टरमध्ये उच्च डायलेक्ट्रिक स्थिर आणि विस्तृत ऑपरेटिंग तापमान श्रेणी असते.

(२) इलेक्ट्रोलाइटचे विद्रावक
पारंपारिक लिथियम-आयन बॅटरी इलेक्ट्रोलाइट 1 mol लिथियम हेक्साफ्लोरोफॉस्फेट (LiPF6) मिश्रित सॉल्व्हेंटमध्ये विरघळते, जसे की EC, PC, VC, DMC, मिथाइल इथाइल कार्बोनेट (EMC) किंवा डायथिल कार्बोनेट (DEC), जेथे रचना असते. सॉल्व्हेंट, वितळण्याचा बिंदू, डायलेक्ट्रिक स्थिरता, लिथियम सॉल्टसह चिकटपणा आणि सुसंगतता बॅटरीच्या ऑपरेटिंग तापमानावर गंभीरपणे परिणाम करेल. सध्या, -20 डिग्री सेल्सियस आणि त्यापेक्षा कमी तापमानाच्या वातावरणात लागू केल्यावर व्यावसायिक इलेक्ट्रोलाइट घट्ट करणे सोपे आहे, कमी डायलेक्ट्रिक स्थिरतेमुळे लिथियम मीठ वेगळे करणे कठीण होते आणि बॅटरीची अंतर्गत प्रतिरोधकता कमी करण्यासाठी चिकटपणा खूप जास्त आहे. व्होल्टेज प्लॅटफॉर्म. लिथियम-आयन बॅटरीमध्ये विद्यमान सॉल्व्हेंट गुणोत्तर ऑप्टिमाइझ करून, जसे की इलेक्ट्रोलाइट फॉर्म्युलेशन (EC:PC:EMC=1:2:7) ऑप्टिमाइझ करून कमी-तापमानात चांगले कार्यप्रदर्शन असू शकते जेणेकरून TiO2(B)/ ग्राफीन नकारात्मक इलेक्ट्रोडला ए. -20℃ वर ~240 mA h g-1 ची क्षमता आणि 0.1 A g-1 वर्तमान घनता. किंवा नवीन कमी तापमान इलेक्ट्रोलाइट सॉल्व्हेंट्स विकसित करा. कमी तापमानात लिथियम-आयन बॅटरीची खराब कामगिरी मुख्यत: इलेक्ट्रोड सामग्रीमध्ये Li+ एम्बेड करण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान Li+ च्या मंद विसर्जनाशी संबंधित आहे. Li+ आणि सॉल्व्हेंट रेणूंमधील कमी बंधनकारक ऊर्जा असलेले पदार्थ, जसे की 1, 3-डायॉक्सोपेंटिलीन (DIOX), निवडले जाऊ शकतात आणि नॅनोस्केल लिथियम टायटेनेटचा वापर बॅटरी चाचणी एकत्र करण्यासाठी इलेक्ट्रोड सामग्री म्हणून केला जातो. अल्ट्रा-कमी तापमानात इलेक्ट्रोड सामग्री, जेणेकरून कमी-तापमानाची चांगली कार्यक्षमता प्राप्त होईल.

(३) लिथियम मीठ
सध्या, व्यावसायिक LiPF6 आयनमध्ये उच्च चालकता आहे, वातावरणात उच्च आर्द्रता आवश्यक आहे, खराब थर्मल स्थिरता आहे आणि पाण्याच्या प्रतिक्रियेत HF सारखे खराब वायू सुरक्षिततेला धोका निर्माण करणे सोपे आहे. लिथियम डिफ्लुरोक्सालेट बोरेट (LiODFB) द्वारे उत्पादित घन इलेक्ट्रोलाइट फिल्म पुरेशी स्थिर आहे आणि कमी तापमानाची कार्यक्षमता आणि उच्च दर कामगिरी आहे. कारण LiODFB मध्ये लिथियम डायऑक्सालेट बोरेट (LiBOB) आणि LiBF4 दोन्ही फायदे आहेत.

3. सारांश
लिथियम-आयन बॅटरीची कमी तापमान कामगिरी इलेक्ट्रोड सामग्री आणि इलेक्ट्रोलाइट्स सारख्या अनेक पैलूंमुळे प्रभावित होईल. इलेक्ट्रोड मटेरियल आणि इलेक्ट्रोलाइट यांसारख्या अनेक दृष्टीकोनातून व्यापक सुधारणा लिथियम-आयन बॅटरीच्या वापरास आणि विकासास चालना देऊ शकतात आणि लिथियम बॅटरीच्या वापराची शक्यता चांगली आहे, परंतु पुढील संशोधनामध्ये तंत्रज्ञान विकसित आणि परिपूर्ण करणे आवश्यक आहे.