Low-tanperati ityòm ion batri pèfòmans amelyorasyon metòd

Faktè prensipal yo pou pòv pèfòmans nan tanperati ki ba nan ityòm-ion pil yo toujou deba. Rezon prensipal yo se: viskozite nan elektwolit la ogmante nan tanperati ki ba ak konduktivite a diminye; elektwolit / elektwòd koòdone rezistans manbràn la ak ogmantasyon rezistans transfè chaj; iyon ityòm yo nan kò a materyèl aktif To migrasyon an nan mwayen an diminye. Kòm yon rezilta, polarizasyon elektwòd la nan tanperati ki ba ogmante, ak chaj la ak kapasite egzeyat diminye.

Pandan chaje tanperati ki ba nan ityòm-ion pil, espesyalman pandan tanperati ki ba-wo chaje, ityòm metal presipitasyon ak depo ap fèt nan elektwòd negatif la. Lityòm metal la depoze fasil pou irevèrsibl reyaji avèk elektwolit la ak konsome yon gwo kantite elektwolit. An menm tan an, epesè nan fim nan SEI plis ogmante, sa ki lakòz enpedans nan fim nan sifas elektwòd negatif nan batri a plis ogmante, ak polarizasyon nan batri a ogmante ankò, ki pral anpil domaje pèfòmans nan tanperati ki ba-, sik lavi ak pèfòmans sekirite nan batri a.

Low-tanperati ityòm-ion batri metòd amelyorasyon pèfòmans Yon metòd modifikasyon amelyore pèfòmans nan tanperati ki ba nan batri a soti nan twa aspè: elektwòd pozitif, elektwolit ak elektwòd negatif.

1. materyèl katod

Fason endikap yo amelyore pèfòmans difizyon ion materyèl katod nan tanperati ki ba yo se:

1 Metòd la kouch sifas nan kò a materyèl aktif ak materyèl konduktivite ekselan amelyore konduktiviti nan koòdone nan materyèl elektwòd pozitif, diminye enpedans la koòdone, pandan y ap diminye reyaksyon yo bò nan materyèl la elektwòd pozitif ak elektwolit la, ak estabilize estrikti nan materyèl.

2 Se kò a materyèl doped nan esansyèl ak Mn, Al, Cr, Mg, F ak lòt eleman, ak espas la kouch nan materyèl la ogmante ogmante pousantaj la difizyon nan Li + nan kò a, diminye difizyon an rezistans nan Li +, ak amelyore pèfòmans nan tanperati ki ba nan batri a.

3 Diminye gwosè patikil materyèl la epi diminye chemen migrasyon Li + la. Li ta dwe fè remake ke metòd sa a ap ogmante zòn nan sifas espesifik nan materyèl la ak ogmante reyaksyon an bò ak elektwolit la.

2. Elektwolit

Kòm yon pati enpòtan nan batri a ityòm ion, elektwolit la pa sèlman detèmine pousantaj la migrasyon nan Li + nan faz likid la, men tou patisipe nan fòmasyon nan fim nan SEI, ki jwe yon wòl kle nan pèfòmans lan nan fim nan SEI. Nan tanperati ki ba, viskozite nan elektwolit la ogmante, konduktivite a diminye, enpedans nan fim nan SEI ogmante, ak konpatibilite a ak materyèl yo pozitif ak negatif deteryore, ki anpil deteryore dansite enèji a ak sik pèfòmans nan batri a.

Koulye a, gen de fason amelyore pèfòmans tanperati ki ba nan elektwolit:

(1) Amelyore konduktivite a ba-tanperati nan elektwolit la pa optimize konpozisyon an nan sòlvan an ak lè l sèvi avèk sèl sèl elektwolit;

(2) Sèvi ak nouvo aditif pou amelyore pwopriyete fim SEI a, sa ki fè li fezab pou kondiksyon Li + nan tanperati ki ba.

1 Optimize konpozisyon sòlvan

Pèfòmans tanperati ki ba nan elektwolit la sitou detèmine pa pwen ba-tanperati li yo. Si pwen k ap fonn la twò wo, elektwolit la fasil pou kristalize nan tanperati ki ba, ki pral afekte seryezman konduktivite elektwolit la. Carbonate etilèn (EC) se eleman prensipal sòlvan nan elektwolit la, men pwen k ap fonn li se 36 ° C, ak solubility li yo nan elektwolit la diminye oswa menm presipite nan tanperati ki ba, ki te gen yon pi gwo enpak sou pèfòmans nan tanperati ki ba nan batri. Lè yo ajoute pwen k ap fonn ba ak eleman viskozite ki ba diminye kontni an sòlvan EC, viskozite a ak pwen eutèktik nan elektwolit la nan tanperati ki ba ka efektivman redwi, ak konduktiviti nan elektwolit la ka amelyore.

2 Nouvo sèl elektwolit

Sèl elektwolit se youn nan eleman enpòtan nan elektwolit, epi li se tou yon faktè kle pou jwenn ekselan pèfòmans tanperati ki ba. Koulye a, sèl elektwolit komèsyal la se hexafluorophosphate ityòm, ak fim nan ki fòme SEI gen yon enpedans gwo, sa ki lakòz pèfòmans pòv tanperati ki ba. Devlopman nan yon nouvo kalite sèl ityòm se iminan. Lithium tetrafluoroborate gen yon ti reyon anyon, fasil pou asosye, e li gen yon konduktivite pi ba pase LiPF6, men li gen yon rezistans transfè chaj ba nan tanperati ki ba, e li gen bon pèfòmans tanperati ki ba kòm yon sèl elektwolit.

3 aditif

Fim SEI a gen yon efè trè enpòtan sou pèfòmans tanperati ki ba nan batri a. Li se yon kondiktè iyonik ak yon izolan elektwonik, epi li se yon kanal pou Li + rive nan sifas elektwòd la nan faz likid la. Nan tanperati ki ba, enpedans nan fim nan SEI ogmante, ak pousantaj la difizyon nan Li + nan fim nan SEI diminye sevè, ki apwofondi akumulasyon nan chaj sou sifas la nan elektwòd la, sa ki lakòz yon diminisyon nan ityòm lan. kapasite ensèsyon nan grafit la ak yon ogmantasyon nan polarization. Pa optimize konpozisyon an ak kondisyon fim-fòme nan fim nan SEI, amelyore konduktivite a iyonik nan fim nan SEI nan tanperati ki ba se benefisye amelyorasyon nan pèfòmans nan tanperati ki ba-nan batri a. Se poutèt sa, devlopman nan fim-fòme aditif ak ekselan pèfòmans ki ba-tanperati se yon otspo rechèch aktyèl la.

An rezime, konduktivite ak fim-fòme rezistans nan elektwolit la gen yon enfliyans enpòtan sou pèfòmans nan tanperati ki ba nan ityòm-ion pil. Pou elektwolit la ba-tanperati, li ta dwe complète optimize soti nan twa aspè: sistèm sòlvan elektwolit, sèl ityòm ak aditif. Pou sòlvan elektwolit la, yo ta dwe chwazi yon sistèm sòlvan ki gen pwen k ap fonn ba, viskozite ki ba ak segondè dyelèktrik konstan. Solvang karboksilat lineyè gen ekselan pèfòmans tanperati ki ba, men yo gen yon pi gwo enpak sou pèfòmans sik la, epi yo bezwen matche ak asid la karbonik siklik ak segondè Dielectric konstan melanje nan èste tankou EC ak PC; pou sèl ityòm ak aditif, konsiderasyon prensipal la se diminye rezistans nan fim-fòme ak ogmante pousantaj migrasyon an nan iyon ityòm. Anplis de sa, kòmsadwa ogmante konsantrasyon sèl la ityòm nan tanperati ki ba ka ogmante konduktiviti nan elektwolit la ak ogmante pèfòmans nan tanperati ki ba.

3. Anod materyèl

Deteryorasyon nan kondisyon sinetik difizyon nan iyon ityòm nan materyèl anod kabòn se rezon prensipal ki limite pèfòmans tanperati ki ba nan ityòm-ion pil. Se poutèt sa, polarizasyon elektwokimik nan anod la siyifikativman entansifye pandan pwosesis chaje a, ki fasil mennen nan presipitasyon an nan ityòm metalik sou sifas anod la.

Chwazi yon materyèl anod apwopriye se yon faktè kle pou amelyore pèfòmans tanperati ki ba nan batri a. Koulye a, se optimize nan pèfòmans nan tanperati ki ba sitou te pote soti nan metòd yo nan tretman sifas nan anod la, kouch sifas, dopan ogmante espas la kouch, ak kontwòl sou gwosè patikil.

1 Tretman andigman

Tretman andigman gen ladan oksidasyon sifas ak fliyò. Tretman andigman ka diminye sit aktif yo sou sifas grafit la, redwi pèt kapasite irevokabl, epi li ka jenere plis porositë estrikti mikwo-nano, ki favorab pou transmisyon Li + epi redwi enpedans.

2 kouch andigman

Penti andigman tankou kouch kabòn ak kouch metal pa ka sèlman evite kontak dirèk ant elektwòd negatif la ak elektwolit la, amelyore konpatibilite elektwolit la ak elektwòd negatif la, men tou ogmante konduktivite nan grafit, bay plis sit ensèsyon ityòm, epi fè Rediksyon kapasite irevokabl. Anplis de sa, espas la kouch nan kabòn mou oswa materyèl kabòn difisil se pi gwo pase sa yo ki an grafit. Kouch yon kouch kabòn mou oswa materyèl kabòn difisil sou elektwòd negatif la fasilite difizyon nan iyon ityòm ak diminye rezistans nan fim nan SEI, kidonk amelyore pèfòmans nan tanperati ki ba nan batri a. Kouch sifas la nan yon ti kantite Ag amelyore konduktivite nan materyèl la electrode negatif, ki fè li gen ekselan pèfòmans electrochemical nan tanperati ki ba.

3 Ogmante espas ant kouch grafit yo

Anod an grafit gen yon ti espas interlayer, ak pousantaj la difizyon nan iyon ityòm ant kouch grafit nan tanperati ki ba diminye, sa ki lakòz ogmante polarizasyon. Entwodiksyon nan B, N, S, K ak lòt eleman nan pwosesis la preparasyon grafit ka modifye estrikti a nan grafit ak ogmante Espas la interlayer nan grafit amelyore kapasite li nan lage / entèrklate ityòm. Reyon atomik P (0.106pm) pi gwo pase sa C (0.077pm). P dopan ka ogmante espas interlayer nan grafit, amelyore kapasite difizyon nan iyon ityòm, epi pètèt amelyore li. Kontni an nan kristalit grafit nan materyèl kabòn. Entwodiksyon K nan materyèl kabòn lan ap fòme konpoze entèrkalasyon KC8. Lè yo retire potasyòm la, espas interlayer materyèl kabòn lan ap ogmante, ki benefisye ensèsyon rapid ityòm, kidonk amelyore pèfòmans batri a ba tanperati.

4 Kontwole gwosè patikil elektwòd negatif yo

Pi gwo gwosè patikil elektwòd negatif la, pi long chemen ityòm difizyon ion an ak pi gwo rezistans difizyon an, ki mennen nan polarizasyon konsantrasyon ogmante ak pòv pèfòmans tanperati ki ba. Se poutèt sa, kòmsadwa diminye gwosè a patikil nan materyèl la elektwòd negatif ka efektivman diminye distans la migrasyon nan iyon ityòm ant kouch yo grafit, diminye rezistans a difizyon, ogmante zòn nan enfiltrasyon elektwolit, ak amelyore pèfòmans nan tanperati ki ba nan batri a. Anplis de sa, grafit elektwòd negatif la granule pa yon ti patikil gwosè yon sèl patikil gen pi wo izotropi, ka bay plis sit ityòm ensèsyon, diminye polarizasyon, epi yo ka siyifikativman amelyore pèfòmans nan tanperati ki ba nan batri a.

Pèfòmans tanperati ki ba nan ityòm-ion pil se yon faktè kle ki mete restriksyon sou aplikasyon an nan pil ityòm. Ki jan amelyore pèfòmans nan tanperati ki ba nan ityòm pil se toujou yon pwen cho ak difisil nan rechèch aktyèl la. Pou amelyore pèfòmans tanperati ki ba nan pil ityòm, yo ta dwe konsidere enfliyans faktè konplè tankou elektwòd pozitif, elektwòd negatif, ak elektwolit nan batri a. Pa optimize sòlvan elektwolit la, aditif ak konpozisyon sèl ityòm, konduktivite elektwolit la amelyore, epi rezistans fòmasyon fim lan redwi; Materyèl elektwòd la sibi tretman modifikasyon tankou dopan, kouch, ak granulasyon pou optimize estrikti materyèl la epi redwi rezistans koòdone ak rezistans difizyon Li + nan kò materyèl aktif la. Atravè optimize an jeneral nan sistèm batri a, polarizasyon batri ityòm lan nan tanperati ki ba redwi, epi pèfòmans tanperati ki ba nan batri a amelyore plis.