Низкотемпературные характеристики литиевых аккумуляторов продолжают пробиваться и не боятся холода.

Руководство: на емкость литиевых батарей должна быть скидка из-за холодной погоды, они, кажется, впадают в спячку, вызывая раздражение у пользователей транспортных средств на новой энергии и цифровых продуктов. Сегодняшняя тема этой статьи - влияние низких температур на литиевые батареи и прогресс исследований и разработок в отрасли.

Литиевые батареи больше всего боятся низких температур?

Согласно тесту Американской автомобильной ассоциации, электромобиль будет иметь запас хода 105 миль (около 169 километров) при температуре 75 градусов по Фаренгейту (около 24 градусов по Цельсию) и упадет, когда он опустится, когда он опустится до 20 градусов по Фаренгейту (около 7 градусов по Цельсию). 43 мили (около 69 километров) - падение до 60%. Аккумулятор имеет некоторое сходство с людьми. После похолодания климата уже не так активно. Свинцовые батареи, литиевые батареи и топливные элементы - все подвержены воздействию низкой температуры, но только в разной степени.

В качестве примера возьмем литий-железо-фосфатный аккумулятор, который чаще всего используется в электрических автобусах. Батарея отличается высокой безопасностью и долгим сроком службы, но ее характеристики при низких температурах немного хуже, чем у других технических систем. Низкая температура влияет как на положительный, так и на отрицательный электроды из фосфата лития-железа, электролит и связующее. Например, положительный электрод из фосфата лития-железа сам по себе имеет относительно низкую электронную проводимость и склонен к поляризации в условиях низкой температуры, что снижает емкость батареи; из-за низкой температуры скорость введения графитового лития снижается, и металлический литий легко осаждать на поверхности отрицательного электрода, и если время зарядки недостаточно, когда он вводится в эксплуатацию, металлический литий не может быть полностью внедрен в графите, и некоторое количество металлического лития продолжает существовать на поверхности отрицательного электрода, что может привести к образованию дендритов лития, что влияет на безопасность батареи. При низких температурах вязкость электролита увеличивается, а также следует сопротивление миграции ионов лития. Кроме того, в процессе производства фосфата лития-железа клей также является очень важным фактором, и низкая температура также имеет большое влияние на характеристики клея.

То же самое и литиевая батарея. Литий-титанатный аккумулятор обладает превосходной устойчивостью к низким температурам. Материал отрицательного электрода из титаната лития в структуре шпинели имеет потенциал введения лития около 1,5 В и не образует дендритов лития, а объемная деформация составляет менее 1% во время заряда и разряда. Батарея из наноразмерного титаната лития может заряжаться и разряжаться при высоком токе и обеспечивает быструю зарядку при низких температурах, обеспечивая при этом долговечность и безопасность батареи. Например, Yinlong New Energy, специализирующаяся на литиево-титанатных батареях, имеет нормальную емкость заряда и разряда -50-60 ° C.

Хотя литий-ионные аккумуляторы с графитом в качестве отрицательного электрода можно разряжать при -40 ° C, трудно достичь обычной зарядки током при -20 ° C и ниже, что является областью, которую промышленность активно изучает.

Исследование отрасли литиевых батарей, устойчивых к низким температурам

Отраслевые компании и научно-исследовательские институты изучали и занимались низкотемпературными характеристиками батарей, уделяя особое внимание улучшению существующих положительных и отрицательных материалов и созданию условий для работы батареи при низких температурах за счет повышения местной температуры окружающей среды батареи.

Текущий материал батареи будет влиять на низкотемпературные характеристики батареи с точки зрения нанометрирования, размера частиц, электрического сопротивления и осевой длины плоскости AB. Waterma производит материал из фосфата лития и железа с помощью трех процессов, а также наносит на него нанометры и покрывает его различными способами. Результаты показывают, что увеличение длины плоскости AB увеличивает канал миграции ионов лития, что способствует увеличению увеличения батареи. Представление; из материалов, полученных с помощью трех процессов, гранулированный графит с большим расстоянием между слоями имеет малый объемный импеданс и сопротивление миграции ионов; Что касается электролита, Watmar использует низкотемпературные добавки на основе фиксированных систем растворителей и солей лития. Емкость разряда увеличилась с 85% до 90%. Понятно, что уже к концу 2016 года Waterma достигла условий -20, -30, -40 ° C, коэффициент постоянного тока 0,5 ° C при разрядке 62,9% при -20 ° C 94%. В настоящее время низкотемпературные батареи Waterma широко рекламируются во Внутренней Монголии, трех северо-восточных провинциях и других регионах.

31 августа исследовательская группа, такая как Пекинский технологический институт, объявила об успешной разработке полностью климатического аккумулятора. Техник использует принцип электрического нагрева проволоки, чтобы установить никелевую фольгу на сердечник батареи, а никелевая фольга возбуждается для генерирования тепла, так что внутренняя температура батареи повышается. После достижения определенной температуры фольга автоматически отключается для обеспечения безопасности батареи. Понятно, что в экспериментальной среде -30 ° C аккумулятор, использующий эту технологию, может быстро нагреваться до 0 ° C за 30 секунд, мощность разряда увеличивается более чем в 6 раз, а мощность зарядки увеличивается более чем в 10 раз. Соответствующий персонал команды сказал, что технология не меняет исходную структуру батареи, а стоимость преобразования чрезвычайно низка и подходит для различных типов батарей, таких как свинцово-кислотные и литиевые батареи. По данным Battery China.com, электромобиль с полным климатом, использующий эту технологию, будет выпущен в конце декабря 2017 года. Ожидается, что разработка 11 моделей из четырех моделей будет завершена в 2020 году и начнется демонстрационная эксплуатация.

По сообщениям СМИ, на конкурсе инноваций и предпринимательства в Синьцзяне «Китай-создатель» 20 сентября победила «Всеклиматическая литиевая батарея» под руководством доктора Ван Лэя из Синьцзянского института физики и химии Китайской академии наук. первая премия Maker Group. Литиевая батарея может стабильно работать при температуре от -40 ° C до 60 ° C. В настоящее время команда завершила тестирование продукта в различных условиях высоких и низких температур и перейдет на этап производства коммерческих продуктов.

19 сентября 2017 года в Баотоу, Внутренняя Монголия, был официально запущен 70 12-метровых газо-электрических гибридных автобусов, оснащенных литиевыми батареями Micro-Macro MpCO. Самая низкая температура в регионе ниже -30 ° C, самая высокая температура может достигать 39 ° C, и Baotou использует систему быстрой зарядки на микро-макро, которая учитывает превосходную адаптивность микро-макро быстрой зарядки к окружающей среде.

Shandong Weineng - высокотехнологичное предприятие, специализирующееся на исследованиях и разработках и производстве военных низкотемпературных литий-железо-фосфатных батарей. Компания достигла большого прорыва в низкотемпературных характеристиках литий-железо-фосфатной батареи, разработанной и произведенной в сотрудничестве с Институтом химии Китайской академии наук. Он может высвободить номинальную мощность при низкой температуре -40 ° C более 90%.

Кроме того, аккумулятор Penghui Energy можно использовать при температуре окружающей среды от -20 до 60 ° C, система обогрева и охлаждения не требуется. Новая энергетическая тройная низкотемпературная стойкость Thornton была значительно улучшена, аккумулятор может нормально разряжаться при температуре -20 ° C, может удовлетворить потребности многих автомобильных компаний.

Почему для зарядки требуется больше температуры, чем для разрядки?

Внимательные читатели могут обнаружить, что аккумуляторы многих компаний могут нормально разряжаться при низких температурах, но при той же температуре труднее достичь нормальной зарядки или даже не могут заряжаться. Почему?

По словам инсайдеров отрасли, когда Li + внедряется в графитовый материал, его сначала необходимо десольватировать. Этот процесс потребляет определенное количество энергии, что препятствует диффузии Li + в графит. Напротив, Li + будет растворяться, когда он выходит из графитового материала и входит в раствор. Процесс, в то время как сольватация не потребляет энергию, Li + может быстро извлекать графит. Таким образом, способность графитового материала воспринимать заряд значительно хуже, чем способность принимать заряды.

Зарядка аккумулятора сопряжена с определенным риском при низких температурах. Поскольку кинетика графитового анода ухудшается с понижением температуры, электрохимическая поляризация анода, очевидно, усиливается во время процесса зарядки, и выделившийся металлический литий легко образует дендриты лития, которые прорываются через сепаратор и вызывают короткое замыкание между положительными выводами. и отрицательные электроды. .

Поэтому люди в этой отрасли рекомендуют избегать использования литий-ионных батарей при низких температурах. Когда аккумулятор необходимо заряжать при низкой температуре, необходимо выбрать небольшой ток (т. Е. Медленную зарядку) для зарядки литий-ионного аккумулятора и полностью зарядить литий-ионный аккумулятор после зарядки, тем самым гарантируя, что металлический литий осаждается отрицательный электрод может реагировать с графитом. , повторно встроен внутрь графитового отрицательного электрода.

Конечно, у батареи из титаната лития есть материальное преимущество. Он все еще может обеспечить быструю зарядку при низкой температуре, этот капризный аккумулятор из другого материала трудно изучить.

Страница содержит содержимое машинного перевода.