लिथियम बैटरियों का निम्न तापमान प्रदर्शन

कम तापमान वाले वातावरण में, लिथियम-आयन बैटरी का प्रदर्शन आदर्श नहीं है।जब आमतौर पर उपयोग की जाने वाली लिथियम-आयन बैटरियां -10 डिग्री सेल्सियस पर काम करती हैं, तो उनकी अधिकतम चार्ज और डिस्चार्ज क्षमता और टर्मिनल वोल्टेज सामान्य तापमान की तुलना में काफी कम हो जाएगी [6], जब डिस्चार्ज तापमान -20 डिग्री सेल्सियस तक गिर जाता है, तो उपलब्ध क्षमता कम हो जाएगी यहां तक ​​कि कमरे के तापमान 25 डिग्री सेल्सियस पर 1/3 तक कम किया जा सकता है, जब डिस्चार्ज तापमान कम होता है, तो कुछ लिथियम बैटरी चार्ज और डिस्चार्ज गतिविधियों को भी नहीं कर सकती हैं, जो "मृत बैटरी" स्थिति में प्रवेश करती हैं।

1, कम तापमान पर लिथियम-आयन बैटरी की विशेषताएं
(1) स्थूल
कम तापमान पर लिथियम-आयन बैटरी के विशिष्ट परिवर्तन इस प्रकार हैं: तापमान में लगातार कमी के साथ, ओमिक प्रतिरोध और ध्रुवीकरण प्रतिरोध अलग-अलग डिग्री में बढ़ जाते हैं;लिथियम-आयन बैटरी का डिस्चार्ज वोल्टेज सामान्य तापमान से कम होता है।कम तापमान पर चार्ज और डिस्चार्ज करते समय, इसका ऑपरेटिंग वोल्टेज सामान्य तापमान की तुलना में तेजी से बढ़ता या गिरता है, जिसके परिणामस्वरूप इसकी अधिकतम उपयोग करने योग्य क्षमता और शक्ति में उल्लेखनीय कमी आती है।

(2) सूक्ष्मदर्शी रूप से
कम तापमान पर लिथियम-आयन बैटरियों के प्रदर्शन में परिवर्तन मुख्य रूप से निम्नलिखित महत्वपूर्ण कारकों के प्रभाव के कारण होता है।जब परिवेश का तापमान -20℃ से कम होता है, तो तरल इलेक्ट्रोलाइट जम जाता है, इसकी चिपचिपाहट तेजी से बढ़ जाती है, और इसकी आयनिक चालकता कम हो जाती है।सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रियों में लिथियम आयन का प्रसार धीमा है;लिथियम आयन को विघटित करना मुश्किल है, और एसईआई फिल्म में इसका संचरण धीमा है, और चार्ज ट्रांसफर प्रतिबाधा बढ़ जाती है।लिथियम डेंड्राइट समस्या विशेष रूप से कम तापमान पर प्रमुख है।

2, लिथियम-आयन बैटरी के कम तापमान प्रदर्शन को हल करने के लिए
कम तापमान वाले वातावरण को पूरा करने के लिए एक नई इलेक्ट्रोलाइटिक तरल प्रणाली डिज़ाइन करें;ट्रांसमिशन गति में तेजी लाने और ट्रांसमिशन दूरी को कम करने के लिए सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड संरचना में सुधार करें;प्रतिबाधा को कम करने के लिए सकारात्मक और नकारात्मक ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस को नियंत्रित करें।

(1) इलेक्ट्रोलाइट योजक
सामान्य तौर पर, बैटरी के कम तापमान के प्रदर्शन को बेहतर बनाने और आदर्श एसईआई फिल्म बनाने में मदद करने के लिए कार्यात्मक एडिटिव्स का उपयोग सबसे प्रभावी और किफायती तरीकों में से एक है।वर्तमान में, मुख्य प्रकार के एडिटिव्स आइसोसाइनेट आधारित एडिटिव्स, सल्फर आधारित एडिटिव्स, आयनिक तरल एडिटिव्स और अकार्बनिक लिथियम नमक एडिटिव्स हैं।

उदाहरण के लिए, डाइमिथाइल सल्फाइट (डीएमएस) सल्फर आधारित एडिटिव्स, उचित कम करने वाली गतिविधि के साथ, और क्योंकि इसके कटौती उत्पाद और लिथियम आयन बाइंडिंग विनाइल सल्फेट (डीटीडी) से कमजोर है, कार्बनिक एडिटिव्स के उपयोग को कम करने से इंटरफ़ेस प्रतिबाधा में वृद्धि होगी, जिससे एक निर्माण किया जा सके। नकारात्मक इलेक्ट्रोड इंटरफ़ेस फिल्म की अधिक स्थिर और बेहतर आयनिक चालकता।डाइमिथाइल सल्फाइट (डीएमएस) द्वारा दर्शाए गए सल्फाइट एस्टर में उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक और व्यापक ऑपरेटिंग तापमान रेंज होती है।

(2) इलेक्ट्रोलाइट का विलायक
पारंपरिक लिथियम-आयन बैटरी इलेक्ट्रोलाइट में 1 मोल लिथियम हेक्साफ्लोरोफॉस्फेट (LiPF6) को EC, PC, VC, DMC, मिथाइल एथिल कार्बोनेट (EMC) या डायथाइल कार्बोनेट (DEC) जैसे मिश्रित विलायक में घोलना होता है, जहां की संरचना विलायक, गलनांक, ढांकता हुआ स्थिरांक, चिपचिपाहट और लिथियम नमक के साथ अनुकूलता बैटरी के ऑपरेटिंग तापमान को गंभीरता से प्रभावित करेगी।वर्तमान में, वाणिज्यिक इलेक्ट्रोलाइट को -20 ℃ और उससे नीचे के कम तापमान वाले वातावरण में लागू करने पर जमना आसान होता है, कम ढांकता हुआ स्थिरांक लिथियम नमक को अलग करना मुश्किल बनाता है, और चिपचिपाहट इतनी अधिक होती है कि बैटरी आंतरिक प्रतिरोध और कम हो जाती है वोल्टेज प्लेटफार्म.मौजूदा विलायक अनुपात को अनुकूलित करके, जैसे इलेक्ट्रोलाइट फॉर्मूलेशन (EC:PC:EMC=1:2:7) को अनुकूलित करके लिथियम-आयन बैटरियां बेहतर कम तापमान का प्रदर्शन कर सकती हैं, ताकि TiO2(B)/ ग्राफीन नकारात्मक इलेक्ट्रोड में A हो -20℃ पर ~240 एमएएच जी-1 की क्षमता और 0.1 ए जी-1 वर्तमान घनत्व।या नए कम तापमान वाले इलेक्ट्रोलाइट सॉल्वैंट्स विकसित करें।कम तापमान पर लिथियम-आयन बैटरियों का खराब प्रदर्शन मुख्य रूप से इलेक्ट्रोड सामग्री में Li+ एम्बेडिंग की प्रक्रिया के दौरान Li+ के धीमे विघटन से संबंधित है।ली+ और विलायक अणुओं के बीच कम बाध्यकारी ऊर्जा वाले पदार्थ, जैसे 1, 3-डाइऑक्सोपेंटिलीन (डीआईओएक्स), का चयन किया जा सकता है, और नैनोस्केल लिथियम टाइटेनेट का उपयोग कम प्रसार गुणांक की भरपाई के लिए बैटरी परीक्षण को इकट्ठा करने के लिए इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में किया जाता है। इलेक्ट्रोड सामग्री को अति-निम्न तापमान पर, ताकि बेहतर निम्न-तापमान प्रदर्शन प्राप्त किया जा सके।

(3) लिथियम नमक
वर्तमान में, वाणिज्यिक LiPF6 आयन में उच्च चालकता, पर्यावरण में उच्च नमी की आवश्यकताएं, खराब तापीय स्थिरता, और पानी की प्रतिक्रिया में एचएफ जैसी खराब गैसें सुरक्षा खतरों का कारण बनने में आसान हैं।लिथियम डिफ्लूरोक्सालेट बोरेट (LiODFB) द्वारा निर्मित ठोस इलेक्ट्रोलाइट फिल्म पर्याप्त स्थिर है और इसमें बेहतर कम तापमान प्रदर्शन और उच्च दर प्रदर्शन है।ऐसा इसलिए है क्योंकि LiODFB में लिथियम डाइऑक्सालेट बोरेट (LiBOB) और LiBF4 दोनों के फायदे हैं।

3. सारांश
लिथियम-आयन बैटरियों का कम तापमान प्रदर्शन इलेक्ट्रोड सामग्री और इलेक्ट्रोलाइट्स जैसे कई पहलुओं से प्रभावित होगा।इलेक्ट्रोड सामग्री और इलेक्ट्रोलाइट जैसे कई दृष्टिकोणों से व्यापक सुधार लिथियम-आयन बैटरी के अनुप्रयोग और विकास को बढ़ावा दे सकता है, और लिथियम बैटरी की अनुप्रयोग संभावना अच्छी है, लेकिन प्रौद्योगिकी को आगे के शोध में विकसित और परिपूर्ण करने की आवश्यकता है।