जगभरातील इलेक्ट्रिक वाहनांच्या झपाट्याने विकासासह, २०२० मध्ये इलेक्ट्रिक वाहनांच्या बाजारपेठेचा आकार $१ ट्रिलियनपर्यंत पोहोचला आहे आणि भविष्यात दरवर्षी २०% पेक्षा जास्त दराने वाढ होत राहील.म्हणून, इलेक्ट्रिक वाहने वाहतुकीचे एक प्रमुख साधन म्हणून, उर्जा बॅटरीसाठी कार्यक्षमतेची आवश्यकता वाढत्या प्रमाणात वाढेल आणि कमी-तापमानाच्या वातावरणात उर्जा बॅटरीच्या कार्यक्षमतेवर बॅटरी क्षय होण्याचा प्रभाव दुर्लक्षित केला जाऊ नये.कमी-तापमान वातावरणात बॅटरी क्षय होण्याची मुख्य कारणे आहेत: प्रथम, कमी तापमान बॅटरीच्या लहान अंतर्गत प्रतिकारांवर परिणाम करते, थर्मल डिफ्यूजन क्षेत्र मोठे आहे आणि बॅटरीचा अंतर्गत प्रतिकार वाढतो.दुसरे, बॅटरीच्या आत आणि बाहेरील चार्ज हस्तांतरण क्षमता खराब आहे, बॅटरीचे विकृतीकरण स्थानिक अपरिवर्तनीय ध्रुवीकरण झाल्यावर होईल.तिसरे, जेव्हा तापमान वाढते तेव्हा इलेक्ट्रोलाइट आण्विक हालचालीचे कमी तापमान मंद आणि वेळेत पसरणे कठीण असते.त्यामुळे, कमी तापमानातील बॅटरी क्षय गंभीर आहे, परिणामी बॅटरी कार्यक्षमतेत गंभीर ऱ्हास होतो.
1, कमी तापमानाच्या बॅटरी तंत्रज्ञानाची स्थिती
कमी तापमानात तयार केलेल्या लिथियम-आयन पॉवर बॅटरीच्या तांत्रिक आणि भौतिक कार्यक्षमतेची आवश्यकता जास्त आहे.कमी तापमानाच्या वातावरणात लिथियम-आयन पॉवर बॅटरीच्या कार्यक्षमतेचे गंभीर नुकसान हे अंतर्गत प्रतिकारशक्तीच्या वाढीमुळे होते, ज्यामुळे इलेक्ट्रोलाइट प्रसारामध्ये अडचण येते आणि सेल सायकलचे आयुष्य कमी होते.त्यामुळे, कमी तापमानाच्या क्षमतेच्या बॅटरी तंत्रज्ञानावरील संशोधनात अलीकडच्या वर्षांत काही प्रगती झाली आहे.पारंपारिक उच्च-तापमान लिथियम-आयन बॅटरीची उच्च-तापमान कामगिरी खराब असते आणि कमी-तापमानाच्या परिस्थितीत त्यांची कार्यक्षमता अजूनही अस्थिर असते;कमी-तापमान पेशींची मोठी मात्रा, कमी क्षमता आणि खराब कमी-तापमान चक्र कार्यप्रदर्शन;उच्च तापमानापेक्षा कमी तापमानात ध्रुवीकरण लक्षणीयरीत्या मजबूत असते;कमी तापमानात इलेक्ट्रोलाइटची चिकटपणा वाढल्याने चार्ज/डिस्चार्ज सायकलची संख्या कमी होते;कमी तापमानात पेशींची सुरक्षितता कमी होते आणि बॅटरीचे आयुष्य कमी होते;आणि कमी तापमानात वापरात कमी कार्यक्षमता.याव्यतिरिक्त, कमी तापमानात बॅटरीचे लहान चक्र आयुष्य आणि कमी-तापमानाच्या पेशींच्या सुरक्षिततेच्या जोखमींनी पॉवर बॅटरीच्या सुरक्षिततेसाठी नवीन आवश्यकता पुढे आणल्या आहेत.म्हणून, कमी-तापमान वातावरणासाठी स्थिर, सुरक्षित, विश्वासार्ह आणि दीर्घ-जीवन उर्जा बॅटरी सामग्रीचा विकास हा कमी-तापमानाच्या लिथियम-आयन बॅटरीवरील संशोधनाचा केंद्रबिंदू आहे.सध्या, अनेक कमी-तापमान लिथियम-आयन बॅटरी सामग्री आहेत: (1) लिथियम मेटल एनोड सामग्री: उच्च रासायनिक स्थिरता, उच्च विद्युत चालकता आणि कमी-तापमान चार्ज आणि डिस्चार्ज कार्यक्षमतेमुळे इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये लिथियम धातूचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो;(२) कार्बन एनोड मटेरियल इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते कारण त्यांची उष्णता प्रतिरोधक क्षमता, कमी-तापमान चक्र कार्यप्रदर्शन, कमी विद्युत चालकता आणि कमी तापमानात कमी-तापमान चक्र जीवन;(३) कार्बन एनोड मटेरियल इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते कारण त्यांची उष्णता प्रतिरोधक क्षमता, कमी-तापमान सायकल कार्यप्रदर्शन, कमी विद्युत चालकता आणि कमी-तापमान चक्र जीवन.मध्ये;(३) कमी तापमानात सेंद्रिय इलेक्ट्रोलाइट्सची कार्यक्षमता चांगली असते;(4) पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट्स: पॉलिमर आण्विक साखळ्या तुलनेने लहान असतात आणि उच्च आत्मीयता असते;(5) अजैविक पदार्थ: अजैविक पॉलिमरमध्ये चांगले कार्यप्रदर्शन मापदंड (वाहकता) आणि इलेक्ट्रोलाइट क्रियाकलापांमध्ये चांगली सुसंगतता असते;(६) धातूचे ऑक्साइड कमी असतात;(7) अजैविक पदार्थ: अजैविक पॉलिमर इ.
2, लिथियम बॅटरीवर कमी तापमान वातावरणाचा प्रभाव
लिथियम बॅटरीचे सायकल लाइफ प्रामुख्याने डिस्चार्ज प्रक्रियेवर अवलंबून असते, तर कमी तापमान हा एक घटक आहे ज्याचा लिथियम उत्पादनांच्या आयुष्यावर जास्त परिणाम होतो.सामान्यतः, कमी तापमानाच्या वातावरणात, बॅटरीच्या पृष्ठभागावर फेज बदल होतो ज्यामुळे पृष्ठभागाची रचना खराब होते, क्षमता आणि सेल क्षमता कमी होते.उच्च तपमानाच्या परिस्थितीत, सेलमध्ये गॅस तयार होतो, ज्यामुळे थर्मल डिफ्यूजनला गती मिळेल;कमी तापमानात, गॅस वेळेत सोडला जाऊ शकत नाही, ज्यामुळे बॅटरीच्या द्रवपदार्थाच्या फेज बदलाला गती मिळते;तापमान जितके कमी असेल तितका जास्त वायू निर्माण होईल आणि बॅटरीच्या द्रवपदार्थाचा फेज बदल कमी होईल.त्यामुळे, कमी तापमानात बॅटरीचे अंतर्गत मटेरियल बदल अधिक तीव्र आणि गुंतागुंतीचे असते आणि बॅटरी मटेरियलच्या आत वायू आणि घन पदार्थ निर्माण करणे सोपे होते;त्याच वेळी, कमी तापमानामुळे कॅथोड मटेरियल आणि इलेक्ट्रोलाइटमधील इंटरफेसमध्ये अपरिवर्तनीय रासायनिक बंध तुटणे यासारख्या विनाशकारी प्रतिक्रियांची मालिका होईल;यामुळे इलेक्ट्रोलाइट सेल्फ असेंब्ली आणि सायकल लाइफ देखील कमी होईल;इलेक्ट्रोलाइटमध्ये लिथियम आयन चार्ज हस्तांतरण क्षमता कमी होईल;चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग प्रक्रियेमुळे लिथियम आयन चार्ज ट्रान्सफर दरम्यान ध्रुवीकरण घटना, बॅटरी क्षमता क्षय आणि अंतर्गत ताण सोडणे यासारख्या साखळी प्रतिक्रियांची मालिका होईल, ज्यामुळे लिथियम आयन बॅटरीचे चक्र जीवन आणि ऊर्जा घनता आणि इतर कार्यांवर परिणाम होतो.कमी तापमानात तापमान जितके कमी होईल तितक्या तीव्र आणि गुंतागुंतीच्या विविध विध्वंसक प्रतिक्रिया जसे की बॅटरीच्या पृष्ठभागावर रेडॉक्स प्रतिक्रिया, थर्मल डिफ्यूजन, सेलच्या आत फेज बदल आणि अगदी संपूर्ण विनाश यामुळे इलेक्ट्रोलाइट सारख्या साखळी प्रतिक्रियांची मालिका सुरू होईल. सेल्फ-असेंबली, प्रतिक्रियेचा वेग जितका कमी असेल तितका जास्त गंभीर बॅटरी क्षमता क्षय होईल आणि उच्च तापमानात लिथियम आयन चार्ज स्थलांतर करण्याची क्षमता कमी होईल.
3, लिथियम बॅटरी तंत्रज्ञान संशोधन संभावनांच्या प्रगतीवर कमी तापमान
कमी तापमानाच्या वातावरणात, बॅटरीची सुरक्षितता, सायकलचे आयुष्य आणि सेल तापमान स्थिरता प्रभावित होईल आणि लिथियम बॅटरीच्या आयुष्यावरील कमी तापमानाचा प्रभाव दुर्लक्षित केला जाऊ शकत नाही.सध्या, डायाफ्राम, इलेक्ट्रोलाइट, सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री आणि इतर पद्धतींचा वापर करून कमी तापमानाच्या बॅटरी तंत्रज्ञान संशोधन आणि विकासाने काही प्रगती केली आहे.भविष्यात, कमी-तापमानाच्या लिथियम बॅटरी तंत्रज्ञानाचा विकास खालील पैलूंमधून सुधारला पाहिजे: (1) उच्च ऊर्जा घनता, दीर्घ आयुष्य, कमी क्षीणन, लहान आकार आणि कमी तापमानात कमी खर्चासह लिथियम बॅटरी सामग्री प्रणालीचा विकास ;(2) स्ट्रक्चरल डिझाइन आणि मटेरियल तयार करण्याच्या तंत्रज्ञानाद्वारे बॅटरीच्या अंतर्गत प्रतिकार नियंत्रणामध्ये सतत सुधारणा;(3) उच्च-क्षमता, कमी किमतीच्या लिथियम बॅटरी प्रणालीच्या विकासामध्ये, इलेक्ट्रोलाइट ऍडिटीव्ह, लिथियम आयन आणि एनोड आणि कॅथोड इंटरफेस आणि अंतर्गत सक्रिय सामग्री आणि इतर प्रमुख घटकांच्या प्रभावाकडे लक्ष दिले पाहिजे;(4) बॅटरी सायकल कार्यप्रदर्शन (चार्ज आणि डिस्चार्ज विशिष्ट ऊर्जा), कमी तापमानाच्या वातावरणात बॅटरीची थर्मल स्थिरता, कमी तापमानाच्या वातावरणात लिथियम बॅटरीची सुरक्षितता आणि इतर बॅटरी तंत्रज्ञान विकास दिशा सुधारणे;(5) कमी तापमानाच्या परिस्थितीत उच्च सुरक्षा कार्यप्रदर्शन, उच्च किमतीची आणि कमी किमतीची बॅटरी सिस्टम सोल्यूशन्स विकसित करा;(6) कमी तापमानाच्या बॅटरीशी संबंधित उत्पादने विकसित करा आणि त्यांच्या वापराचा प्रचार करा;(7) उच्च-कार्यक्षमता कमी-तापमान प्रतिरोधक बॅटरी सामग्री आणि उपकरण तंत्रज्ञान विकसित करा.
अर्थात, वरील संशोधन निर्देशांव्यतिरिक्त, कमी तापमानाच्या परिस्थितीत बॅटरीचे कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी, कमी तापमानाच्या बॅटरीची उर्जा घनता सुधारण्यासाठी, कमी तापमानाच्या वातावरणात बॅटरीचा ऱ्हास कमी करण्यासाठी, बॅटरीचे आयुष्य वाढवण्यासाठी आणि इतर संशोधनासाठी अनेक संशोधन दिशानिर्देश आहेत. प्रगतीपरंतु कमी तापमानाच्या परिस्थितीत उच्च कार्यक्षमता, उच्च सुरक्षितता, कमी खर्च, उच्च श्रेणी, दीर्घ आयुष्य आणि कमी किमतीचे व्यावसायीकरण कसे मिळवायचे हा सर्वात महत्त्वाचा मुद्दा हा आहे की सध्याच्या संशोधनात समस्या सोडविण्यावर आणि निराकरण करण्यावर लक्ष केंद्रित करणे आवश्यक आहे.
पोस्ट वेळ: नोव्हेंबर-22-2022