Cén fáth a laghdaítear cumas ceallraí litiam sa gheimhreadh?

Cén fáth a laghdaítear cumas ceallraí litiam sa gheimhreadh

De réir tuairiscí, níl an cumas urscaoilte cadhnraí litiam-ian ag -20 ℃ ach thart ar 31.5% de sin ag teocht an tseomra. Feidhmíonn cadhnraí litiam-ian traidisiúnta ag teocht idir -20 ~ + 55 ℃. Mar sin féin, i réimsí cosúil le feithiclí aeraspáis, míleata agus leictreacha, is gá go bhféadfaidh an ceallraí oibriú de ghnáth ag -40 ℃. Dá bhrí sin, tá tábhacht mhór ag baint le feabhas a chur ar airíonna íseal-teocht cadhnraí litiam-ian.

Fachtóirí a chuireann srian le feidhmíocht íseal-teocht cadhnraí litiam-ian

• I dtimpeallachtaí íseal-teocht, méadaíonn slaodacht an leictrilít agus fiú solidifies go páirteach, rud a fhágann go laghdaítear seoltacht cadhnraí litiam-ian.
• Tagann meath ar an gcomhoiriúnacht idir leictrilít, leictreoid dhiúltach, agus deighilteoir i dtimpeallachtaí íseal-teocht.
• Tá an leictreoid dhiúltach de chadhnraí litiam-ian i dtimpeallachtaí íseal-teocht taithí deascadh litiam dian, agus imoibríonn an litiam miotalach deascadh leis an leictrilít, a eascraíonn i sil-leagan amach a tháirgí agus méadú ar an tiús an comhéadan leictrilít soladach (SEI).
• I dtimpeallachtaí íseal-teocht, laghdaítear córas idirleathadh cadhnraí litiam-ian laistigh den ábhar gníomhach, agus méadaíonn an impedance aistrithe muirear (Rct) go suntasach.

Iniúchadh ar fhachtóirí a mbíonn tionchar acu ar fheidhmíocht íseal-teocht cadhnraí litiam-ian

Tuairim Saineolaithe 1: Tá an tionchar is mó ag electrolyte ar fheidhmíocht íseal-teocht cadhnraí litiam-ian, agus tá tionchar tábhachtach ag comhdhéanamh agus airíonna fisiciceimiceacha leictrilít ar fheidhmíocht íseal-teocht na gcadhnraí. Is í an fhadhb atá le sárú ag rothaíocht íseal-teocht na gcadhnraí ná go n-ardóidh slaodacht an leictrilít, go laghdaítear an luas seoltachta ian, agus nach bhfuil luas imirce na leictreon sa chiorcad seachtrach ag teacht le chéile, rud a fhágann go bhfuil polarú mór na ceallraí agus géar. laghdú ar chumas luchtaithe agus urscaoilte. Go háirithe nuair a bhíonn tú ag muirearú ag teocht íseal, is féidir le hiain litiam dendrites litiam a fhoirmiú go héasca ar an dromchla leictreoid diúltach, rud a fhágann go bhfuil teip ceallraí ann.

Tá dlúthbhaint ag feidhmíocht íseal-teocht leictrilít lena seoltacht féin. Leictrilítí le hiain iompair ard seoltachta go tapa agus is féidir leo toilleadh níos mó a fheidhmiú ag teochtaí ísle. Dá mhéad salainn litiam a dhíscaoileann sa leictrilít, is mó an t-imirce a tharlaíonn, agus is airde an seoltacht. Dá airde an seoltacht agus an níos tapúla an ráta seoltachta ian, is lú an polarú a fhaightear, agus is amhlaidh is fearr feidhmíocht na ceallraí ag teocht íseal. Mar sin, is coinníoll riachtanach é seoltacht níos airde chun dea-fheidhmíocht íseal-teocht cadhnraí litiam-ian a bhaint amach.

Baineann seoltacht leictrilít lena chomhdhéanamh, agus tá laghdú ar shlaodacht an tuaslagóra ar cheann de na bealaí chun seoltacht an leictrilít a fheabhsú. Is éard atá i sreabhach maith tuaslagóirí ag teocht íseal ná ráthaíocht maidir le hiompar ian, agus tá an scannán leictrilít soladach arna fhoirmiú ag an leictrilít ar an leictreoid dhiúltach ag teocht íseal freisin ina phríomhfhachtóir a dhéanann difear do sheoladh ian litiam, agus is é RSEI an príomh-impedance de litiam-. cadhnraí ian i dtimpeallachtaí íseal-teocht.

Saineolaí 2: Is é an príomhfhachtóir a chuireann srian le feidhmíocht íseal-teocht na gcadhnraí litiam-ian ná an bac idirleata Li + atá ag méadú go tapa ag teochtaí ísle, seachas an membrane SEI.

Saintréithe teocht íseal na n-ábhar leictreoid dhearfach do chadhnraí litiam-ian

1. Saintréithe teocht íseal na n-ábhar leictreoid dhearfach cisealta

Is é struchtúr sraithe, le feidhmíocht ráta gan sárú i gcomparáid le bealaí idirleata litiam-ian aontoiseach agus cobhsaíocht struchtúrach bealaí tríthoiseach, an t-ábhar leictreoid dhearfach is luaithe atá ar fáil go tráchtála do chadhnraí litiam-ian. Áirítear lena shubstaintí ionadaíocha LiCoO2, Li (Co1 xNix) O2, agus Li (Ni, Co, Mn) O2.

Dúirt Xie Xiaohua et al. rinne sé staidéar ar LiCoO2/MCMB agus rinne sé tástáil ar a saintréithe muirearaithe agus urscaoilte ar theocht íseal.

Léirigh na torthaí, de réir mar a tháinig laghdú ar an teocht, gur tháinig laghdú ar an ardchlár urscaoilte ó 3.762V (0 ℃) go 3.207V (-30 ℃); Tá laghdú mór tagtha ar chumas iomlán na ceallraí freisin ó 78.98mA · h (0 ℃) go 68.55mA · h (-30 ℃).

2. Saintréithe teocht íseal na n-ábhar catóide struchtúrtha spinel

Tá na buntáistí a bhaineann le costas íseal agus neamhthocsaineacht ag an ábhar catóide LiMn2O4 struchtúrtha spinel mar gheall ar a easpa eilimint Co.

Mar sin féin, tá éagobhsaíocht struchtúrach agus droch-inchúlaitheacht na comhpháirte seo mar thoradh ar staideanna athraitheacha valence Mn agus éifeacht Jahn Teller de Mn3+.

Dúirt Peng Zhengshun et al. chuir sé in iúl go bhfuil tionchar mór ag modhanna éagsúla ullmhúcháin ar fheidhmíocht leictriceimiceach ábhar catóide LiMn2O4. Tóg Rct mar shampla: tá an Rct de LiMn2O4 sintéiseithe trí mhodh céim soladach ard-teocht i bhfad níos airde ná an modh sintéiseithe trí mhodh glóthach sol, agus léirítear an feiniméan seo freisin sa chomhéifeacht idirleata ian litiam. Is é an chúis is mó leis seo ná go bhfuil tionchar mór ag modhanna sintéise éagsúla ar chriostalacht agus ar mhoirfeolaíocht na dtáirgí.

3. Saintréithe teocht íseal na n-ábhar catóide córais fosfáit

Tá LiFePO4, mar aon le hábhair thrínártha, tar éis éirí mar phríomhábhar leictreoid dhearfach do chadhnraí cumhachta mar gheall ar a chobhsaíocht agus a sábháilteacht toirte den scoth. Tá droch-fheidhmíocht íseal-teocht fosfáit iarainn litiam go príomha mar gheall ar a ábhar a bheith ina inslitheoir, seoltacht leictreonach íseal, idirleathadh ian litiam bocht, agus seoltacht bocht ag teocht íseal, rud a mhéadaíonn friotaíocht inmheánach na ceallraí agus go bhfuil tionchar mór ag polaraíocht air. , ag cur bac ar mhuirearú agus urscaoileadh na ceallraí, rud a fhágann go bhfuil feidhmíocht íseal-teocht neamhshásúil.

Agus é ag déanamh staidéir ar iompar muirir agus urscaoilte LiFePO4 ag teocht íseal, dúirt Gu Yijie et al. fuarthas amach go laghdaigh a éifeachtúlacht Coulombic ó 100% ag 55 ℃ go 96% ag 0 ℃ agus 64% ag -20 ℃, faoi seach; Laghdaíonn an voltas urscaoilte ó 3.11V ag 55 ℃ go 2.62V ag -20 ℃.

Tá Xing et al. modhnaigh LiFePO4 ag baint úsáide as nanacarbón agus fuarthas amach gur laghdaigh cur leis gníomhairí seoltacha nanacarbóin íogaireacht fheidhmíocht leictriceimiceach LiFePO4 go teocht agus gur fheabhsaigh sé a fheidhmíocht ísealteochta; Laghdaigh an voltas urscaoilte de LiFePO4 modhnaithe ó 3.40V ag 25 ℃ go 3.09V ag -25 ℃, le laghdú de ach 9.12%; Agus is é a éifeachtacht ceallraí 57.3% ag -25 ℃, níos airde ná 53.4% ​​gan gníomhairí seoltaí nanacarbóin.

Le déanaí, tá LiMnPO4 tar éis suim láidir a mhúscailt i measc daoine. Fuair ​​​​taighde amach go bhfuil buntáistí ag LiMnPO4 mar ardacmhainneacht (4.1V), gan aon truailliú, praghas íseal, agus cumas sonrach mór (170mAh / g). Mar gheall ar seoltacht ianach níos ísle LiMnPO4 i gcomparáid le LiFePO4, áfach, is minic a úsáidtear Fe chun Mn a athsholáthar go páirteach chun réitigh soladach LiMn0.8Fe0.2PO4 a fhoirmiú go praiticiúil.

Saintréithe teocht íseal na n-ábhar leictreoid diúltach do chadhnraí litiam-ian

I gcomparáid le hábhair leictreoid dhearfacha, tá feiniméan díghrádaithe íseal-teocht na n-ábhar leictreoid diúltach i gcadhnraí litiam-ian níos déine, go príomha mar gheall ar na trí chúis seo a leanas:

• Le linn muirearú agus urscaoileadh ard-teocht íseal, tá an polarú ceallraí dian, agus tá cuid mhór de thaisceadh miotail litiam ar an dromchla leictreoid diúltach, agus go ginearálta níl seoltacht ag na táirgí imoibrithe idir miotail litiam agus leictrilít;
• Ó thaobh teirmidinimiciúil, tá líon mór grúpaí polacha ar nós C-O agus C-N ag an leictrilít, ar féidir leo imoibriú le hábhair leictreoid diúltacha, rud a fhágann go bhfuil scannáin SEI níos so-ghabhálaí d'éifeachtaí teocht íseal;
• Tá sé deacair litiam a neadú i leictreoidí diúltacha carbóin ag teocht íseal, rud a fhágann go bhfuil muirearú agus urscaoileadh neamhshiméadrach ann.

Taighde ar Leictrilítí Teocht Íseal

Tá ról ag an leictrilít i gcadhnraí litiam-ian Li + a tharchur, agus tá tionchar suntasach ag a seoltacht ian agus feidhmíocht foirmithe scannáin SEI ar fheidhmíocht íseal-teocht na ceallraí. Tá trí phríomhtháscairí ann chun cáilíocht electrolytes íseal-teocht a mheas: seoltacht ian, fuinneog leictriceimiceach, agus gníomhaíocht imoibrithe leictreoid. Braitheann leibhéal na dtrí tháscaire seo go mór ar a gcomhábhair: tuaslagóirí, leictrilítí (salainn litiam), agus breiseáin. Dá bhrí sin, tá tábhacht mhór ag baint le staidéar a dhéanamh ar fheidhmíocht íseal-teocht na gcodanna éagsúla den leictrilít chun feidhmíocht íseal-teocht na gcadhnraí a thuiscint agus a fheabhsú.

• I gcomparáid le carbónáití slabhra, tá struchtúr dlúth, fórsa idirghníomhaíochta ard, leáphointe agus slaodacht níos airde ag electrolytes CE-bhunaithe. Mar sin féin, is minic a bhíonn tairiseach tréleictreach ard mar thoradh ar an bpolaracht mhór a thugann an struchtúr ciorclach. Coscann tairiseach tréleictreach ard, seoltacht ard ianach, agus feidhmíocht scannán-fhoirmithe den scoth tuaslagóirí CE go héifeachtach le comhchur isteach móilíní tuaslagóirí, rud a fhágann go bhfuil siad fíor-riachtanach. Mar sin, tá na córais leictrilít íseal-teocht is coitianta a úsáidtear bunaithe ar CE agus measctha le tuaslagóirí móilíní beaga leáphointe íseal.
• Is comhpháirt thábhachtach de electrolytes iad salainn litiam. Ní hamháin gur féidir le salainn litiam i leictrilítí seoltacht ianach an tuaslagáin a fheabhsú, ach freisin an t-achar idirleata de Li + sa tuaslagán a laghdú. Go ginearálta, dá airde an tiúchan de Li+ i dtuaslagán, is airde a seoltacht ian. Mar sin féin, níl comhghaolú líneach idir tiúchan na n-ian litiam sa leictrilít agus tiúchan na salainn litiam, ach léiríonn sé cruth parabolic. Tá sé seo toisc go mbraitheann tiúchan na n-ian litiam sa tuaslagóir ar neart díthiomsaithe agus comhlachais salainn litiam sa tuaslagóir.

Chomh maith leis an gcomhdhéanamh ceallraí féin, is féidir le fachtóirí próisis in oibriú praiticiúil tionchar suntasach a bheith acu ar fheidhmíocht ceallraí freisin.

(1) Próiseas ullmhúcháin. Tá Yaqub et al. staidéar ar éifeacht ualach leictreoid agus tiús sciath ar fheidhmíocht íseal-teocht cadhnraí LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2/Graphite agus fuarthas amach i dtéarmaí coinneála toilleadh, dá lú an t-ualach leictreoid agus an níos tanaí an ciseal sciath, is amhlaidh is fearr a feidhmíocht íseal-teocht.

(2) Stádas a mhuirearú agus a urscaoileadh. Tá Petzl et al. staidéar ar éifeacht na gcoinníollacha muirir agus urscaoilte íseal-teocht ar shaolré timthriall na gcadhnraí agus fuarthas amach, nuair a bhíonn an doimhneacht urscaoilte mór, go mbeidh sé ina chúis le caillteanas suntasach cumais agus go laghdóidh sé an saolré timthriall.

(3) Fachtóirí eile. Bíonn tionchar ag an achar dromchla, méid pore, dlús leictreoid, fliuchtacht idir leictreoid agus leictrilít, agus deighilteoir ar fheidhmíocht íseal-teocht cadhnraí litiam-ian. Ina theannta sin, ní féidir neamhaird a dhéanamh ar thionchar lochtanna ábhair agus próisis ar fheidhmíocht íseal-teocht na gcadhnraí.

Schríochnaigh

Chun feidhmíocht íseal-teocht cadhnraí litiam-ian a chinntiú, ní mór na pointí seo a leanas a dhéanamh go maith:

(1) Scannán tanaí agus dlúth SEI a fhoirmiú;

(2) A áirithiú go bhfuil comhéifeacht idirleathadh ard ag Li+ sa tsubstaint ghníomhach;

(3) Tá seoltacht ard ianach ag leictreailítí ag teocht íseal.

Ina theannta sin, is féidir le taighde cur chuige difriúil a ghlacadh agus díriú ar chineál eile ceallraí litiam-ian - gach cadhnraí litiam-ian stáit soladach. I gcomparáid le cadhnraí litiam-ian traidisiúnta, táthar ag súil go ndéanfaidh gach cadhnraí litiam-ian soladach-stáit, go háirithe gach cadhnraí litiam-ian scannán tanaí soladach, réiteach iomlán ar dhíghrádú acmhainne agus ar shábháilteacht rothaíochta na gcadhnraí a úsáidtear ag teocht íseal.