2024-04-26
குளிர்காலத்தில் லித்தியம் பேட்டரி திறன் ஏன் குறைகிறது?
குளிர்காலத்தில் லித்தியம் பேட்டரி திறன் ஏன் குறைகிறது?
சந்தையில் நுழைந்ததிலிருந்து, நீண்ட ஆயுட்காலம், பெரிய குறிப்பிட்ட திறன் மற்றும் நினைவக விளைவு இல்லாதது போன்ற நன்மைகள் காரணமாக லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் குறைந்த வெப்பநிலை பயன்பாடு குறைந்த திறன், கடுமையான தணிப்பு, மோசமான சுழற்சி வீத செயல்திறன், வெளிப்படையான லித்தியம் பரிணாமம் மற்றும் சமநிலையற்ற லித்தியம் அகற்றுதல் மற்றும் செருகுதல் போன்ற சிக்கல்களைக் கொண்டுள்ளது. இருப்பினும், பயன்பாட்டு புலங்களின் தொடர்ச்சியான விரிவாக்கத்துடன், லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் மோசமான குறைந்த-வெப்பநிலை செயல்திறனால் கொண்டு வரப்படும் தடைகள் பெருகிய முறையில் வெளிப்படையாகத் தெரிகிறது.
லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் சந்தையில் நுழைந்தது முதல், நீண்ட ஆயுள், பெரிய குறிப்பிட்ட திறன் மற்றும் நினைவக விளைவு இல்லாதது போன்ற நன்மைகள் காரணமாக அவை பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. குறைந்த வெப்பநிலையில் பயன்படுத்தப்படும் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள், குறைந்த திறன், தீவிரத் தேய்மானம், மோசமான சுழற்சி வீத செயல்திறன், வெளிப்படையான லித்தியம் மழைப்பொழிவு மற்றும் சமநிலையற்ற லித்தியம் டிஇன்டர்கலேஷன் மற்றும் டீஇன்டர்கலேஷன் போன்ற சிக்கல்களைக் கொண்டுள்ளன. இருப்பினும், பயன்பாட்டு புலங்கள் தொடர்ந்து விரிவடைவதால், லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் மோசமான குறைந்த-வெப்பநிலை செயல்திறனால் ஏற்படும் தடைகள் பெருகிய முறையில் தெளிவாகின்றன.
அறிக்கைகளின்படி, -20 ℃ இல் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் வெளியேற்ற திறன் அறை வெப்பநிலையில் 31.5% மட்டுமே. பாரம்பரிய லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் -20~+55 ℃ வெப்பநிலையில் இயங்குகின்றன. இருப்பினும், விண்வெளி, இராணுவம் மற்றும் மின்சார வாகனங்கள் போன்ற துறைகளில், பேட்டரி சாதாரணமாக -40 ℃ இல் இயங்குவது அவசியம். எனவே, லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் குறைந்த வெப்பநிலை பண்புகளை மேம்படுத்துவது மிகவும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது.
அறிக்கைகளின்படி, -20 ° C இல் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் வெளியேற்ற திறன் அறை வெப்பநிலையில் 31.5% மட்டுமே. பாரம்பரிய லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் இயக்க வெப்பநிலை -20~+55℃ இடையே உள்ளது. இருப்பினும், விண்வெளி, இராணுவத் தொழில், மின்சார வாகனங்கள் மற்றும் பிற துறைகளில், பேட்டரிகள் பொதுவாக -40 ° C இல் வேலை செய்ய வேண்டும். எனவே, லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் குறைந்த வெப்பநிலை பண்புகளை மேம்படுத்துவது மிகவும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது.
லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறனைக் கட்டுப்படுத்தும் காரணிகள்
லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறனை பாதிக்கும் காரணிகள் பற்றிய விவாதம்
நிபுணர் கருத்து 1: லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் குறைந்த-வெப்பநிலை செயல்திறனில் எலக்ட்ரோலைட் மிகப்பெரிய தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது, மேலும் எலக்ட்ரோலைட்டின் கலவை மற்றும் இயற்பியல் வேதியியல் பண்புகள் பேட்டரிகளின் குறைந்த-வெப்பநிலை செயல்திறனில் முக்கிய தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன. பேட்டரிகளின் குறைந்த வெப்பநிலை சைக்கிள் ஓட்டுதலால் எதிர்கொள்ளும் பிரச்சனை என்னவென்றால், எலக்ட்ரோலைட்டின் பாகுத்தன்மை அதிகரிக்கிறது, அயனி கடத்தல் வேகம் குறைகிறது மற்றும் வெளிப்புற சுற்றுகளில் எலக்ட்ரான்களின் இடம்பெயர்வு வேகம் பொருந்தவில்லை, இதன் விளைவாக பேட்டரியின் கடுமையான துருவமுனைப்பு மற்றும் கூர்மையானது. சார்ஜ் மற்றும் வெளியேற்றும் திறன் குறைதல். குறிப்பாக குறைந்த வெப்பநிலையில் சார்ஜ் செய்யும் போது, லித்தியம் அயனிகள் எதிர்மறை மின்முனை மேற்பரப்பில் எளிதில் லித்தியம் டென்ட்ரைட்டுகளை உருவாக்கி, பேட்டரி செயலிழக்க வழிவகுக்கும்.
நிபுணர் கருத்து 1: எலக்ட்ரோலைட் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் குறைந்த-வெப்பநிலை செயல்திறனில் மிகப்பெரிய தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. குறைந்த வெப்பநிலையில் சைக்கிள் ஓட்டும் பேட்டரிகள் எதிர்கொள்ளும் பிரச்சனை என்னவென்றால், எலக்ட்ரோலைட்டின் பாகுத்தன்மை அதிகரிக்கும் மற்றும் அயனி கடத்தும் வேகம் குறையும், இதன் விளைவாக வெளிப்புற சுற்றுகளின் எலக்ட்ரான் இடம்பெயர்வு வேகத்தில் பொருந்தாதது, பேட்டரி கடுமையாக இருக்கும் துருவப்படுத்தப்பட்டது மற்றும் கட்டணம் மற்றும் வெளியேற்றும் திறன் கடுமையாக குறைக்கப்படும். குறிப்பாக குறைந்த வெப்பநிலையில் சார்ஜ் செய்யும் போது, லித்தியம் அயனிகள் எதிர்மறை மின்முனையின் மேற்பரப்பில் எளிதில் லித்தியம் டென்ட்ரைட்டுகளை உருவாக்கி, பேட்டரி செயலிழப்பை ஏற்படுத்துகிறது.
எலக்ட்ரோலைட்டின் குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறன் அதன் சொந்த கடத்துத்திறனுடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையது. அதிக கடத்துத்திறன் கொண்ட எலக்ட்ரோலைட்டுகள் அயனிகளை விரைவாக கொண்டு செல்கின்றன மற்றும் குறைந்த வெப்பநிலையில் அதிக திறனை செலுத்த முடியும். எலக்ட்ரோலைட்டில் எவ்வளவு லித்தியம் உப்புகள் பிரிகின்றன, அதிக இடம்பெயர்வு ஏற்படுகிறது, மேலும் கடத்துத்திறன் அதிகமாகும். அதிக கடத்துத்திறன் மற்றும் வேகமான அயனி கடத்தல் விகிதம், சிறிய துருவமுனைப்பு பெறப்பட்டது, மேலும் குறைந்த வெப்பநிலையில் பேட்டரியின் செயல்திறன் சிறப்பாக இருக்கும். எனவே, லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் நல்ல குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறனை அடைவதற்கு அதிக கடத்துத்திறன் அவசியமான நிபந்தனையாகும்.
எலக்ட்ரோலைட்டின் குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறன் எலக்ட்ரோலைட்டின் கடத்துத்திறனுடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையது, அதிக கடத்துத்திறன் கொண்ட எலக்ட்ரோலைட் விரைவாக அயனிகளை கொண்டு செல்ல முடியும் மற்றும் குறைந்த வெப்பநிலையில் அதிக திறனை செலுத்த முடியும். எலக்ட்ரோலைட்டில் அதிக லித்தியம் உப்புகள் பிரிக்கப்படுகின்றன, அதிக எண்ணிக்கையிலான இடம்பெயர்வு மற்றும் அதிக கடத்துத்திறன். கடத்துத்திறன் அதிகமாக உள்ளது, மேலும் அயனி கடத்தல் விகிதம் வேகமாக இருந்தால், துருவமுனைப்பு சிறியதாக இருக்கும், மேலும் குறைந்த வெப்பநிலையில் பேட்டரி செயல்திறன் சிறப்பாக இருக்கும். எனவே, லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் நல்ல குறைந்த-வெப்பநிலை செயல்திறனை அடைவதற்கு அதிக மின் கடத்துத்திறன் அவசியமான நிபந்தனையாகும்.
எலக்ட்ரோலைட்டின் கடத்துத்திறன் அதன் கலவையுடன் தொடர்புடையது, மேலும் கரைப்பானின் பாகுத்தன்மையைக் குறைப்பது எலக்ட்ரோலைட்டின் கடத்துத்திறனை மேம்படுத்துவதற்கான வழிகளில் ஒன்றாகும். குறைந்த வெப்பநிலையில் கரைப்பான்களின் நல்ல திரவத்தன்மை அயனி போக்குவரத்துக்கான உத்தரவாதமாகும், மேலும் குறைந்த வெப்பநிலையில் எதிர்மறை மின்முனையில் எலக்ட்ரோலைட்டால் உருவாகும் திட எலக்ட்ரோலைட் படமும் லித்தியம் அயன் கடத்தலை பாதிக்கும் முக்கிய காரணியாகும், மேலும் RSEI லித்தியத்தின் முக்கிய மின்மறுப்பு ஆகும். குறைந்த வெப்பநிலை சூழலில் அயன் பேட்டரிகள்.
எலக்ட்ரோலைட்டின் கடத்துத்திறன் எலக்ட்ரோலைட்டின் கலவையுடன் தொடர்புடையது, கரைப்பானின் பாகுத்தன்மையைக் குறைப்பது எலக்ட்ரோலைட்டின் கடத்துத்திறனை மேம்படுத்துவதற்கான வழிகளில் ஒன்றாகும். குறைந்த வெப்பநிலையில் கரைப்பானின் நல்ல திரவத்தன்மை அயனிப் போக்குவரத்தை உறுதி செய்கிறது, மேலும் குறைந்த வெப்பநிலையில் எதிர்மறை மின்முனையில் எலக்ட்ரோலைட்டால் உருவாகும் திட எலக்ட்ரோலைட் படமும் லித்தியம் அயன் கடத்தலைப் பாதிக்கும் முக்கியமாகும், மேலும் RSEI என்பது லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளின் முக்கிய மின்மறுப்பு ஆகும். குறைந்த வெப்பநிலை சூழலில்.
நிபுணர் 2: லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் குறைந்த-வெப்பநிலை செயல்திறனைக் கட்டுப்படுத்தும் முக்கிய காரணி, SEI சவ்வைக் காட்டிலும் குறைந்த வெப்பநிலையில் வேகமாக அதிகரித்து வரும் Li+ பரவல் மின்மறுப்பு ஆகும்.
நிபுணர் 2: லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் குறைந்த-வெப்பநிலை செயல்திறனைக் கட்டுப்படுத்தும் முக்கிய காரணி குறைந்த வெப்பநிலையில் Li+ பரவல் எதிர்ப்பின் கூர்மையான அதிகரிப்பு ஆகும், SEI படம் அல்ல.
லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளுக்கான நேர்மறை மின்முனைப் பொருட்களின் குறைந்த வெப்பநிலை பண்புகள்
லித்தியம்-அயன் பேட்டரி கேத்தோடு பொருட்களின் குறைந்த வெப்பநிலை பண்புகள்
1. அடுக்கு நேர்மறை மின்முனைப் பொருட்களின் குறைந்த வெப்பநிலை பண்புகள்
1. அடுக்கு அமைப்பு கேத்தோடு பொருட்களின் குறைந்த வெப்பநிலை பண்புகள்
அடுக்கு அமைப்பு, ஒரு பரிமாண லித்தியம்-அயன் பரவல் சேனல்கள் மற்றும் முப்பரிமாண சேனல்களின் கட்டமைப்பு நிலைத்தன்மையுடன் ஒப்பிடும்போது இணையற்ற விகித செயல்திறன் கொண்டது, இது லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளுக்கு வணிக ரீதியாக கிடைக்கக்கூடிய ஆரம்பகால நேர்மறை மின்முனை பொருளாகும். அதன் பிரதிநிதிப் பொருட்களில் LiCoO2, Li (Co1 xNix) O2 மற்றும் Li (Ni, Co, Mn) O2 ஆகியவை அடங்கும்.
அடுக்கு அமைப்பு ஒரு பரிமாண லித்தியம் அயன் பரவல் சேனல்களின் இணையற்ற விகித செயல்திறனைக் கொண்டிருப்பது மட்டுமல்லாமல், முப்பரிமாண சேனல்களின் கட்டமைப்பு நிலைத்தன்மையையும் கொண்டுள்ளது. அதன் பிரதிநிதிப் பொருட்களில் LiCoO2, Li(Co1-xNix)O2 மற்றும் Li(Ni,Co,Mn)O2 போன்றவை அடங்கும்.
Xie Xiaohua மற்றும் பலர். LiCoO2/MCMB ஐப் படித்து அதன் குறைந்த வெப்பநிலை சார்ஜிங் மற்றும் டிஸ்சார்ஜிங் பண்புகளை சோதித்தது.
Xie Xiaohua மற்றும் பலர் LiCoO2/MCMB ஐ ஆராய்ச்சிப் பொருளாகப் பயன்படுத்தினர் மற்றும் அதன் குறைந்த-வெப்பநிலை கட்டணம் மற்றும் வெளியேற்ற பண்புகளை சோதித்தனர்.
வெப்பநிலை குறைவதால், வெளியேற்ற பீடபூமி 3.762V (0 ℃) இலிருந்து 3.207V (-30 ℃) ஆக குறைந்துள்ளது என்று முடிவுகள் காட்டுகின்றன; மொத்த பேட்டரி திறனும் 78.98mA · h (0 ℃) இலிருந்து 68.55mA · h (-30 ℃) ஆகக் குறைந்துள்ளது.
வெப்பநிலை குறையும்போது, அதன் டிஸ்சார்ஜ் பிளாட்ஃபார்ம் 3.762V (0℃) இலிருந்து 3.207V (–30℃) க்கு குறைகிறது என்று முடிவுகள் காட்டுகின்றன; (–30°C).
2. ஸ்பைனல் கட்டமைக்கப்பட்ட கேத்தோடு பொருட்களின் குறைந்த வெப்பநிலை பண்புகள்
2. ஸ்பைனல் அமைப்பு கேத்தோடு பொருட்களின் குறைந்த வெப்பநிலை பண்புகள்
ஸ்பைனல் கட்டமைக்கப்பட்ட LiMn2O4 கேத்தோடு பொருள் அதன் Co உறுப்பு இல்லாததால் குறைந்த விலை மற்றும் நச்சுத்தன்மையற்ற நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது.
ஸ்பைனல் அமைப்பு LiMn2O4 கேத்தோடு பொருளில் Co உறுப்பு இல்லை, எனவே இது குறைந்த விலை மற்றும் நச்சுத்தன்மையற்ற நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது.
இருப்பினும், Mn இன் மாறி வேலன்ஸ் நிலைகள் மற்றும் Mn3+ இன் Jahn Teller விளைவு ஆகியவை கட்டமைப்பின் உறுதியற்ற தன்மை மற்றும் இந்த கூறுகளின் மோசமான மீள்தன்மையை ஏற்படுத்துகின்றன.
இருப்பினும், Mn இன் மாறி வேலன்ஸ் நிலை மற்றும் Mn3+ இன் ஜான்-டெல்லர் விளைவு ஆகியவை கட்டமைப்பு உறுதியற்ற தன்மை மற்றும் இந்த கூறுகளின் மோசமான மீள்தன்மைக்கு வழிவகுக்கும்.
பெங் ஜெங்ஷுன் மற்றும் பலர். பல்வேறு தயாரிப்பு முறைகள் LiMn2O4 கேத்தோடு பொருட்களின் மின்வேதியியல் செயல்திறனில் பெரும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன என்று சுட்டிக்காட்டினார். உதாரணமாக Rct ஐ எடுத்துக் கொள்ளுங்கள்: உயர்-வெப்பநிலை திட கட்ட முறையால் தொகுக்கப்பட்ட LiMn2O4 இன் Rct ஆனது சோல் ஜெல் முறையால் தொகுக்கப்பட்டதை விட கணிசமாக அதிகமாக உள்ளது, மேலும் இந்த நிகழ்வு லித்தியம் அயன் பரவல் குணகத்திலும் பிரதிபலிக்கிறது. இதற்கு முக்கிய காரணம், வெவ்வேறு தொகுப்பு முறைகள் தயாரிப்புகளின் படிகத்தன்மை மற்றும் உருவ அமைப்பில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன.
Peng Zhengshun மற்றும் பலர், LiMn2O4 கேத்தோடு பொருட்களின் மின்வேதியியல் செயல்திறனில் அதிக தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன என்று சுட்டிக்காட்டினர்: உயர் வெப்பநிலை திட-கட்ட முறையால் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட LiMn2O4 இன் Rct கணிசமாக அதிகமாக உள்ளது. சோல்-ஜெல் முறையால், இந்த நிகழ்வு லித்தியம் அயனிகளில் நிகழ்கிறது, இது பரவல் குணகத்திலும் பிரதிபலிக்கிறது. காரணம், வெவ்வேறு தொகுப்பு முறைகள் உற்பத்தியின் படிகத்தன்மை மற்றும் உருவ அமைப்பில் அதிக தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன.
3. பாஸ்பேட் அமைப்பு கேத்தோடு பொருட்களின் குறைந்த வெப்பநிலை பண்புகள்
3. பாஸ்பேட் அமைப்பு கேத்தோடு பொருட்களின் குறைந்த வெப்பநிலை பண்புகள்
LiFePO4, மும்மைப் பொருட்களுடன் சேர்ந்து, அதன் சிறந்த தொகுதி நிலைத்தன்மை மற்றும் பாதுகாப்பு காரணமாக மின் பேட்டரிகளுக்கான முக்கிய நேர்மறை மின்முனை பொருளாக மாறியுள்ளது.
ஸ்பைனல் அமைப்பு LiMn2O4 கேத்தோடு பொருளில் Co உறுப்பு இல்லை, எனவே இது குறைந்த விலை மற்றும் நச்சுத்தன்மையற்ற நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது.
லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட்டின் மோசமான குறைந்த-வெப்பநிலை செயல்திறன் அதன் பொருள் இன்சுலேட்டராக இருப்பதால், குறைந்த மின்னணு கடத்துத்திறன், மோசமான லித்தியம் அயன் பரவல் மற்றும் குறைந்த வெப்பநிலையில் மோசமான கடத்துத்திறன், இது பேட்டரியின் உள் எதிர்ப்பை அதிகரிக்கிறது மற்றும் துருவமுனைப்பால் பெரிதும் பாதிக்கப்படுகிறது. , பேட்டரியின் சார்ஜிங் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் செய்வதைத் தடுக்கிறது, இதன் விளைவாக திருப்தியற்ற குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறன்.
அதன் சிறந்த தொகுதி நிலைத்தன்மை மற்றும் பாதுகாப்பின் காரணமாக, LiFePO4, மும்மைப் பொருட்களுடன் சேர்ந்து, மின் பேட்டரிகளுக்கான தற்போதைய கேத்தோடு பொருட்களின் முக்கிய அமைப்பாக மாறியுள்ளது. குறைந்த எலக்ட்ரானிக் கடத்துத்திறன், மோசமான லித்தியம் அயன் டிஃப்யூசிவிட்டி மற்றும் குறைந்த வெப்பநிலையில் மோசமான கடத்துத்திறன் கொண்ட பொருள் ஒரு மின்கடத்தியாக இருப்பதால், லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட்டின் மோசமான குறைந்த-வெப்பநிலை செயல்திறன் முக்கியமாக பேட்டரியின் உள் எதிர்ப்பை அதிகரிக்கிறது மற்றும் பெரிதும் பாதிக்கப்படுகிறது. துருவமுனைப்பு.
குறைந்த வெப்பநிலையில் LiFePO4 இன் கட்டணம் மற்றும் வெளியேற்ற நடத்தையைப் படிக்கும் போது, Gu Yijie மற்றும் பலர். அதன் கூலம்பிக் செயல்திறன் முறையே 55 ℃ இல் 100% இலிருந்து 0 ℃ இல் 96% ஆகவும் -20 ℃ இல் 64% ஆகவும் குறைந்துள்ளது. வெளியேற்ற மின்னழுத்தம் 55 ℃ இல் 3.11V இலிருந்து -20 ℃ இல் 2.62V ஆக குறைகிறது.
Gu Yijie மற்றும் பலர் குறைந்த வெப்பநிலையில் LiFePO4 இன் சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் நடத்தையை ஆய்வு செய்தபோது, அதன் கூலம்பிக் செயல்திறன் முறையே 55 ° C இல் 96% ஆகவும் -20 ° C இல் 64% ஆகவும் குறைந்துள்ளது வெளியேற்ற மின்னழுத்தம் 55 ° C இல் 3.11V இல் இருந்து -20 ° C இல் 2.62V ஆக குறைகிறது.
ஜிங் மற்றும் பலர். நானோகார்பனைப் பயன்படுத்தி LiFePO4 ஐ மாற்றியமைத்தது மற்றும் நானோகார்பன் கடத்தும் முகவர்களின் சேர்க்கையானது LiFePO4 இன் மின்வேதியியல் செயல்திறனின் வெப்பநிலைக்கு உணர்திறனைக் குறைத்து அதன் குறைந்த-வெப்பநிலை செயல்திறனை மேம்படுத்தியது. மாற்றியமைக்கப்பட்ட LiFePO4 இன் வெளியேற்ற மின்னழுத்தம் 25 ℃ இல் 3.40V இலிருந்து -25 ℃ இல் 3.09V ஆக குறைந்தது, 9.12% மட்டுமே குறைந்துள்ளது; மேலும் அதன் பேட்டரி திறன் -25 ℃ இல் 57.3%, நானோ கார்பன் கடத்தும் முகவர்கள் இல்லாமல் 53.4% ஐ விட அதிகமாக உள்ளது.
Xing et al 25°C இல் -25°C இல் 3.09V ஆகக் குறைந்தது, 9.12% மட்டுமே குறைந்துள்ளது.
சமீபத்தில், LiMnPO4 மக்களிடையே வலுவான ஆர்வத்தைத் தூண்டியுள்ளது. LiMnPO4 ஆனது அதிக திறன் (4.1V), மாசு இல்லாதது, குறைந்த விலை மற்றும் பெரிய குறிப்பிட்ட திறன் (170mAh/g) போன்ற நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது என்று ஆராய்ச்சி கண்டறிந்துள்ளது. இருப்பினும், LiFePO4 உடன் ஒப்பிடும்போது LiMnPO4 இன் குறைந்த அயனி கடத்துத்திறன் காரணமாக, நடைமுறையில் LiMn0.8Fe0.2PO4 திடமான கரைசல்களை உருவாக்குவதற்கு, Mnஐ பகுதியளவில் மாற்றுவதற்கு Fe அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படுகிறது.
சமீபத்தில், LiMnPO4 பெரும் ஆர்வத்தை ஈர்த்துள்ளது. LiMnPO4 ஆனது அதிக திறன் (4.1V), மாசு இல்லாதது, குறைந்த விலை மற்றும் பெரிய குறிப்பிட்ட திறன் (170mAh/g) ஆகியவற்றின் நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது என்று ஆராய்ச்சி கண்டறிந்துள்ளது. இருப்பினும், LiFePO4 ஐ விட LiMnPO4 இன் குறைந்த அயனி கடத்துத்திறன் காரணமாக, LiMn0.8Fe0.2PO4 திடமான கரைசலை உருவாக்குவதற்கு நடைமுறையில் Mnஐ பகுதியளவில் மாற்றுவதற்கு Fe அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படுகிறது.
லித்தியம்-அயன் பேட்டரி அனோட் பொருட்களின் குறைந்த வெப்பநிலை பண்புகள்
நேர்மறை மின்முனைப் பொருட்களுடன் ஒப்பிடும்போது, லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளில் எதிர்மறை மின்முனைப் பொருட்களின் குறைந்த-வெப்பநிலை சிதைவு நிகழ்வு மிகவும் கடுமையானது, முக்கியமாக பின்வரும் மூன்று காரணங்களால்:
கத்தோட் பொருட்களுடன் ஒப்பிடுகையில், லித்தியம்-அயன் பேட்டரி அனோட் பொருட்களின் குறைந்த வெப்பநிலை சரிவு மூன்று முக்கிய காரணங்கள் உள்ளன:
குறைந்த வெப்பநிலை எலக்ட்ரோலைட் பற்றிய ஆராய்ச்சி
லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளில் Li+ஐ கடத்துவதில் எலக்ட்ரோலைட் பங்கு வகிக்கிறது, மேலும் அதன் அயனி கடத்துத்திறன் மற்றும் SEI பட உருவாக்கம் செயல்திறன் பேட்டரியின் குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறனில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. குறைந்த வெப்பநிலை எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் தரத்தை மதிப்பிடுவதற்கு மூன்று முக்கிய குறிகாட்டிகள் உள்ளன: அயன் கடத்துத்திறன், மின்வேதியியல் சாளரம் மற்றும் மின்முனை எதிர்வினை செயல்பாடு. இந்த மூன்று குறிகாட்டிகளின் நிலை பெரும்பாலும் அவற்றின் தொகுதிப் பொருட்களைப் பொறுத்தது: கரைப்பான்கள், எலக்ட்ரோலைட்டுகள் (லித்தியம் உப்புகள்) மற்றும் சேர்க்கைகள். எனவே, எலக்ட்ரோலைட்டின் பல்வேறு பகுதிகளின் குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறன் பற்றிய ஆய்வு பேட்டரிகளின் குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறனைப் புரிந்துகொள்வதற்கும் மேம்படுத்துவதற்கும் மிகவும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது.
லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளில் Li+ ஐ கொண்டு செல்வதில் எலக்ட்ரோலைட் பங்கு வகிக்கிறது, மேலும் அதன் அயனி கடத்துத்திறன் மற்றும் SEI படம் உருவாக்கும் பண்புகள் பேட்டரியின் குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறனில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன. குறைந்த வெப்பநிலை எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் தரத்தை மதிப்பிடுவதற்கு மூன்று முக்கிய குறிகாட்டிகள் உள்ளன: அயனி கடத்துத்திறன், மின்வேதியியல் சாளரம் மற்றும் மின்முனை வினைத்திறன். கரைப்பான், எலக்ட்ரோலைட் (லித்தியம் உப்பு) மற்றும் சேர்க்கைகள்: இந்த மூன்று குறிகாட்டிகளின் அளவுகள் அவற்றின் தொகுதிப் பொருட்களைப் பொறுத்தது. எனவே, எலக்ட்ரோலைட்டின் பல்வேறு பகுதிகளின் குறைந்த வெப்பநிலை பண்புகளை ஆய்வு செய்வது பேட்டரியின் குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறனைப் புரிந்துகொள்வதற்கும் மேம்படுத்துவதற்கும் பெரும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது.
லித்தியம் உப்பு எலக்ட்ரோலைட்டின் ஒரு முக்கிய அங்கமாகும். எலக்ட்ரோலைட்டில் உள்ள லித்தியம் உப்பு கரைசலின் அயனி கடத்துத்திறனை அதிகரிப்பது மட்டுமல்லாமல், கரைசலில் Li+ இன் பரவல் தூரத்தையும் குறைக்கும். பொதுவாக, கரைசலில் Li+ செறிவு அதிகமாக இருந்தால், அதன் அயனி கடத்துத்திறன் அதிகமாகும். இருப்பினும், எலக்ட்ரோலைட்டில் உள்ள லித்தியம் அயன் செறிவு லித்தியம் உப்பு செறிவுடன் நேர்கோட்டில் தொடர்புடையது அல்ல, ஆனால் பரவளையமானது. ஏனெனில் கரைப்பானில் உள்ள லித்தியம் அயனிகளின் செறிவு கரைப்பானில் உள்ள லித்தியம் உப்பின் விலகல் மற்றும் இணைப்பின் வலிமையைப் பொறுத்தது.
குறைந்த வெப்பநிலை எலக்ட்ரோலைட்டுகள் பற்றிய ஆராய்ச்சி
குறைந்த வெப்பநிலை எலக்ட்ரோலைட் பற்றிய ஆராய்ச்சி
பேட்டரி கலவையுடன் கூடுதலாக, நடைமுறை செயல்பாட்டில் உள்ள செயல்முறை காரணிகளும் பேட்டரி செயல்திறனில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும்.
பேட்டரி கலவையுடன் கூடுதலாக, உண்மையான செயல்பாட்டில் செயல்முறை காரணிகளும் பேட்டரி செயல்திறனில் பெரும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும்.
(1) தயாரிப்பு செயல்முறை. யாகூப் மற்றும் பலர். LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2/Graphite பேட்டரிகளின் குறைந்த-வெப்பநிலை செயல்திறனில் மின்முனை சுமை மற்றும் பூச்சு தடிமன் ஆகியவற்றின் விளைவை ஆய்வு செய்தது மற்றும் திறன் தக்கவைப்பின் அடிப்படையில், சிறிய மின்முனை சுமை மற்றும் மெல்லிய பூச்சு அடுக்கு சிறந்தது என்பதைக் கண்டறிந்தது. குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறன்.
(1) தயாரிப்பு செயல்முறை. Yaqub மற்றும் பலர் LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2/Graphite பேட்டரிகளின் குறைந்த-வெப்பநிலை செயல்திறனில் மின்முனை சுமை மற்றும் பூச்சு தடிமன் ஆகியவற்றின் விளைவுகளை ஆய்வு செய்தனர். , குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறன் சிறந்தது.
(2) சார்ஜிங் மற்றும் டிஸ்சார்ஜிங் நிலை. Petzl மற்றும் பலர். பேட்டரிகளின் சுழற்சி ஆயுளில் குறைந்த-வெப்பநிலை சார்ஜிங் மற்றும் டிஸ்சார்ஜிங் நிலைமைகளின் விளைவை ஆய்வு செய்தது மற்றும் வெளியேற்ற ஆழம் பெரியதாக இருக்கும்போது, அது குறிப்பிடத்தக்க திறன் இழப்பை ஏற்படுத்தும் மற்றும் சுழற்சி ஆயுளைக் குறைக்கும்.
(2) கட்டணம் மற்றும் வெளியேற்ற நிலை. Petzl et al. குறைந்த வெப்பநிலை சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் நிலைகளின் தாக்கத்தை பேட்டரி சுழற்சியின் ஆயுளில் ஆய்வு செய்து, வெளியேற்ற ஆழம் அதிகமாக இருக்கும்போது, அது அதிக திறன் இழப்பை ஏற்படுத்தும் மற்றும் சுழற்சி ஆயுளைக் குறைக்கும்.
(3) பிற காரணிகள். மேற்பரப்பு பகுதி, துளை அளவு, மின்முனை அடர்த்தி, மின்முனைக்கும் எலக்ட்ரோலைட்டுக்கும் இடையே உள்ள ஈரப்பதம் மற்றும் பிரிப்பான் அனைத்தும் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறனை பாதிக்கிறது. கூடுதலாக, பேட்டரிகளின் குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறனில் பொருள் மற்றும் செயல்முறை குறைபாடுகளின் தாக்கத்தை புறக்கணிக்க முடியாது.
(3) பிற காரணிகள். மேற்பரப்பு, துளை அளவு, மின்முனையின் மின்முனை அடர்த்தி, மின்முனை மற்றும் எலக்ட்ரோலைட்டின் ஈரப்பதம் மற்றும் பிரிப்பான் அனைத்தும் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறனை பாதிக்கின்றன. கூடுதலாக, பேட்டரிகளின் குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறன் மீது பொருட்கள் மற்றும் செயல்முறைகளில் உள்ள குறைபாடுகளின் தாக்கத்தை புறக்கணிக்க முடியாது.
சுருக்கம்
சுருக்கவும்
லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் குறைந்த-வெப்பநிலை செயல்திறனை உறுதி செய்ய, பின்வரும் புள்ளிகள் நன்றாக செய்யப்பட வேண்டும்:
(1) ஒரு மெல்லிய மற்றும் அடர்த்தியான SEI படத்தை உருவாக்குதல்;
(2) Li+ செயலில் உள்ள பொருளில் அதிக பரவல் குணகம் இருப்பதை உறுதி செய்யவும்;
(3) எலக்ட்ரோலைட்டுகள் குறைந்த வெப்பநிலையில் அதிக அயனி கடத்துத்திறன் கொண்டவை.
கூடுதலாக, ஆராய்ச்சி வேறுபட்ட அணுகுமுறையை எடுக்கலாம் மற்றும் மற்றொரு வகை லித்தியம்-அயன் பேட்டரி மீது கவனம் செலுத்தலாம் - அனைத்து திட நிலை லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள். வழக்கமான லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளுடன் ஒப்பிடும்போது, அனைத்து திட-நிலை லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள், குறிப்பாக அனைத்து திட-நிலை மெல்லிய-பட லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள், குறைந்த வெப்பநிலையில் பயன்படுத்தப்படும் பேட்டரிகளின் திறன் சிதைவு மற்றும் சைக்கிள் ஓட்டுதல் பாதுகாப்பு சிக்கல்களை முழுமையாக தீர்க்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.
லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறனை உறுதிப்படுத்த, பின்வரும் புள்ளிகள் செய்யப்பட வேண்டும்:
(1) ஒரு மெல்லிய மற்றும் அடர்த்தியான SEI படத்தை உருவாக்கவும்;
(2) Li+ செயலில் உள்ள பொருளில் ஒரு பெரிய பரவல் குணகம் இருப்பதை உறுதி செய்யவும்;
(3) எலக்ட்ரோலைட் குறைந்த வெப்பநிலையில் அதிக அயனி கடத்துத்திறன் கொண்டது.
கூடுதலாக, மற்றொரு வகை லித்தியம்-அயன் பேட்டரி-ஆல்-சாலிட்-ஸ்டேட் லித்தியம்-அயன் பேட்டரியில் கவனம் செலுத்த மற்றொரு வழியையும் ஆராய்ச்சி காணலாம். வழக்கமான லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளுடன் ஒப்பிடும்போது, அனைத்து திட-நிலை லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள், குறிப்பாக அனைத்து-திட-நிலை மெல்லிய-பட லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள், பேட்டரிகளின் திறன் குறைப்பு மற்றும் சுழற்சி பாதுகாப்பு சிக்கல்களை முழுமையாக தீர்க்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. குறைந்த வெப்பநிலை.