ලිතියම් බැටරි වල අඩු උෂ්ණත්ව කාර්ය සාධනය

අඩු උෂ්ණත්ව පරිසරයකදී, ලිතියම්-අයන බැටරි ක්‍රියාකාරිත්වය සුදුසු නොවේ. සාමාන්යයෙන් භාවිතා කරන ලිතියම්-අයන බැටරි -10 ° C දී වැඩ කරන විට, ඒවායේ උපරිම ආරෝපණ සහ විසර්ජන ධාරිතාව සහ පර්යන්ත වෝල්ටීයතාවය සාමාන්ය උෂ්ණත්වයට සාපේක්ෂව සැලකිය යුතු ලෙස අඩු වනු ඇත [6], විසර්ජන උෂ්ණත්වය -20 ° C දක්වා පහත වැටෙන විට, පවතින ධාරිතාව කාමර උෂ්ණත්වය 25 ° C දී පවා 1/3 දක්වා අඩු කළ හැකිය, විසර්ජන උෂ්ණත්වය අඩු වන විට, සමහර ලිතියම් බැටරි ආරෝපණය කර විසර්ජන ක්රියාකාරකම් පවා කළ නොහැකි අතර, "මිය ගිය බැටරි" තත්වයට ඇතුල් වේ.

1, අඩු උෂ්ණත්වවලදී ලිතියම්-අයන බැටරි වල ලක්ෂණ
(1) මැක්‍රොස්කොපික්
අඩු උෂ්ණත්වයකදී ලිතියම්-අයන බැටරියේ ලාක්ෂණික වෙනස්කම් පහත පරිදි වේ: උෂ්ණත්වය අඛණ්ඩව අඩුවීමත් සමඟ, ඕමික් ප්‍රතිරෝධය සහ ධ්‍රැවීකරණ ප්‍රතිරෝධය විවිධ අංශක වලින් වැඩි වේ; ලිතියම්-අයන බැටරියේ විසර්ජන වෝල්ටීයතාවය සාමාන්‍ය උෂ්ණත්වයට වඩා අඩුය. අඩු උෂ්ණත්වයකදී ආරෝපණය කර විසර්ජනය කරන විට, එහි ක්‍රියාකාරී වෝල්ටීයතාවය සාමාන්‍ය උෂ්ණත්වයට වඩා වේගයෙන් ඉහළ යාම හෝ පහත වැටීම, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස එහි උපරිම භාවිතා කළ හැකි ධාරිතාව සහ බලය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු වේ.

(2) අන්වීක්ෂීයව
අඩු උෂ්ණත්වවලදී ලිතියම්-අයන බැටරිවල කාර්ය සාධන වෙනස්කම් ප්රධාන වශයෙන් පහත සඳහන් වැදගත් සාධකවල බලපෑම නිසාය. පරිසර උෂ්ණත්වය -20℃ ට වඩා අඩු වූ විට, ද්‍රව ඉලෙක්ට්‍රෝලය ඝණීකරනය වන අතර, එහි දුස්ස්‍රාවීතාව තියුනු ලෙස වැඩි වන අතර එහි අයනික සන්නායකතාවය අඩු වේ. ධනාත්මක සහ සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්යවල ලිතියම් අයන විසරණය මන්දගාමී වේ; ලිතියම් අයන විසර්ජනය කිරීමට අපහසු වන අතර SEI පටලය තුළ එහි සම්ප්‍රේෂණය මන්දගාමී වන අතර ආරෝපණ හුවමාරු සම්බාධනය වැඩි වේ. ලිතියම් ඩෙන්ඩ්රයිට් ගැටළුව විශේෂයෙන් අඩු උෂ්ණත්වවලදී කැපී පෙනේ.

2, ලිතියම්-අයන බැටරිවල අඩු උෂ්ණත්ව කාර්ය සාධනය විසඳීමට
අඩු උෂ්ණත්ව පරිසරයක් සපුරාලීම සඳහා නව විද්යුත් විච්ඡේදක ද්රව පද්ධතියක් නිර්මාණය කිරීම; සම්ප්‍රේෂණ වේගය වේගවත් කිරීමට සහ සම්ප්‍රේෂණ දුර කෙටි කිරීමට ධන සහ සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ව්‍යුහය වැඩි දියුණු කිරීම; සම්බාධනය අඩු කිරීම සඳහා ධනාත්මක සහ සෘණ ඝන ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් අතුරුමුහුණත පාලනය කරන්න.

(1) ඉලෙක්ට්‍රෝලය ආකලන
සාමාන්‍යයෙන්, ක්‍රියාකාරී ආකලන භාවිතා කිරීම බැටරියේ අඩු උෂ්ණත්ව ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීමට සහ පරිපූර්ණ SEI පටලයක් සෑදීමට උපකාරී වන වඩාත් effective ලදායී හා ලාභදායී ක්‍රමයකි. වර්තමානයේ ප්‍රධාන ආකලන වර්ග වන්නේ isocyanate පදනම් වූ ආකලන, සල්ෆර් පදනම් වූ ආකලන, අයනික ද්‍රව ආකලන සහ අකාබනික ලිතියම් ලුණු ආකලන වේ.

උදාහරණයක් ලෙස, ඩයිමෙතිල් සල්ෆයිට් (DMS) සල්ෆර් මත පදනම් වූ ආකලන, සුදුසු අඩු කිරීමේ ක්‍රියාකාරකම් සහිත, සහ එහි අඩු කිරීමේ නිෂ්පාදන සහ ලිතියම් අයන බන්ධනය වයිනයිල් සල්ෆේට් (DTD) වලට වඩා දුර්වල බැවින්, කාබනික ආකලන භාවිතය අවම කිරීම අතුරු මුහුණත සම්බාධනය වැඩි කරයි. සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ අතුරුමුහුණත් චිත්රපටයේ වඩා ස්ථායී සහ වඩා හොඳ අයනික සන්නායකතාව. ඩයිමෙතිල් සල්ෆයිට් (ඩීඑම්එස්) මගින් නිරූපණය වන සල්ෆයිට් එස්ටර ඉහළ පාර විද්‍යුත් නියතයක් සහ පුළුල් ක්‍රියාකාරී උෂ්ණත්ව පරාසයක් ඇත.

(2) විද්‍යුත් විච්ඡේදකයේ ද්‍රාවකය
සාම්ප්‍රදායික ලිතියම්-අයන බැටරි ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් යනු ලිතියම් හෙක්සාෆ්ලෝරොපොස්පේට් (LiPF6) 1 මෝල් EC, PC, VC, DMC, මෙතිල් එතිල් කාබනේට් (EMC) හෝ ඩයිතයිල් කාබනේට් (DEC) වැනි මිශ්‍ර ද්‍රාවකයකට විසුරුවා හැරීමයි. ද්‍රාවකය, ද්‍රවාංකය, පාර විද්‍යුත් නියතය, දුස්ස්රාවිතතාවය සහ ලිතියම් ලුණු සමග ගැළපීම බැටරියේ ක්‍රියාකාරී උෂ්ණත්වයට බරපතල ලෙස බලපානු ඇත. වර්තමානයේ, වාණිජ ඉලෙක්ට්‍රෝලය -20℃ සහ ඊට අඩු උෂ්ණත්ව පරිසරයට යොදන විට ඝන වීම පහසු වේ, අඩු පාර විද්‍යුත් නියතය නිසා ලිතියම් ලවණ විඝටනය වීම අපහසු වන අතර දුස්ස්‍රාවීතාව බැටරියේ අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය සහ අඩු කිරීමට නොහැකි තරම් ඉහළ මට්ටමක පවතී. වෝල්ටීයතා වේදිකාව. TiO2(B)/ ග්‍රැෆීන් සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩයට A ඇති පරිදි ඉලෙක්ට්‍රෝලය සැකසීම (EC:PC:EMC=1:2:7) ප්‍රශස්ත කිරීම වැනි පවතින ද්‍රාවක අනුපාතය ප්‍රශස්ත කිරීම මගින් ලිතියම්-අයන බැටරිවලට වඩා හොඳ අඩු-උෂ්ණත්ව ක්‍රියාකාරීත්වයක් ලබා ගත හැක. ධාරිතාව ~240 mA h g-1 at -20℃ සහ 0.1 A g-1 වත්මන් ඝනත්වය. නැතහොත් නව අඩු උෂ්ණත්ව ඉලෙක්ට්‍රෝලය ද්‍රාවක නිපදවන්න. අඩු උෂ්ණත්වවලදී ලිතියම්-අයන බැටරි වල දුර්වල ක්‍රියාකාරිත්වය ප්‍රධාන වශයෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍ය තුළ Li+ කාවැද්දීමේ ක්‍රියාවලියේදී Li+ හි මන්දගාමී විසර්ජනයට සම්බන්ධ වේ. Li+ සහ ද්‍රාවක අණු අතර අඩු බන්ධන ශක්තියක් ඇති ද්‍රව්‍ය, එනම් 1, 3-dioxopentylene (DIOX) තෝරා ගත හැකි අතර, බැටරියේ අඩු වූ විසරණ සංගුණකය සඳහා වන්දි ගෙවීම සඳහා බැටරි පරීක්ෂණය එකලස් කිරීම සඳහා ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍ය ලෙස නැනෝ පරිමාණ ලිතියම් ටයිටනේට් භාවිතා කරයි. වඩා හොඳ අඩු උෂ්ණත්ව කාර්ය සාධනයක් ලබා ගැනීම සඳහා අතිශය අඩු උෂ්ණත්වවලදී ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්ය.

(3) ලිතියම් ලුණු
වර්තමානයේ, වාණිජ LiPF6 අයනයට ඉහළ සන්නායකතාවයක් ඇත, පරිසරයේ ඉහළ තෙතමනය අවශ්‍යතා, දුර්වල තාප ස්ථායීතාවය සහ ජල ප්‍රතික්‍රියාවේ HF වැනි නරක වායූන් ආරක්ෂිත උපද්‍රව ඇති කිරීමට පහසුය. Lithium difluoroxalate borate (LiODFB) මගින් නිපදවන ඝන ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් පටලය ප්‍රමාණවත් තරම් ස්ථායී වන අතර වඩා හොඳ අඩු උෂ්ණත්ව කාර්ය සාධනයක් සහ ඉහළ අනුපාත ක්‍රියාකාරීත්වයක් ඇත. එයට හේතුව Lithium dioxalate borate (LiBOB) සහ LiBF4 යන දෙකෙහිම වාසි LiODFB සතුව ඇති බැවිනි.

3. සාරාංශය
ලිතියම්-අයන බැටරිවල අඩු උෂ්ණත්ව ක්‍රියාකාරීත්වය ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍ය සහ විද්‍යුත් විච්ඡේදක වැනි බොහෝ අංශ මගින් බලපානු ඇත. ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍ය සහ විද්‍යුත් විච්ඡේදක වැනි බහුවිධ දෘෂ්ටිකෝණයන්ගෙන් විස්තීර්ණ වැඩිදියුණු කිරීම් මඟින් ලිතියම්-අයන බැටරිවල යෙදීම් සහ සංවර්ධනය ප්‍රවර්ධනය කළ හැකි අතර ලිතියම් බැටරිවල යෙදුම් අපේක්ෂාව යහපත් වේ, නමුත් වැඩිදුර පර්යේෂණවලදී තාක්‍ෂණය දියුණු කර පරිපූර්ණ කළ යුතුය.