Система литий-ионных аккумуляторов с предварительной литификацией демонстрирует высокую мощность, длительный срок службы и хорошие характеристики при низких температурах!

Недавно исследователи iChEM, профессор Wangyonggang из Университета Фудань и его команда использовали простой метод предварительной литификации для создания литий-ионной аккумуляторной системы Li2V2 (PO4) 3 / LixC, которая демонстрирует высокую мощность, длительный срок службы и хорошие криогенные характеристики.

В последние годы стремительно развиваются электромобили, работающие на литий-ионных аккумуляторах. Однако хорошо известно, что производительность литий-ионных батарей быстро снижается при понижении температуры. Это значительно ограничит использование электромобилей зимой или в некоторых холодных регионах.

Предыдущие исследования показали, что помимо низкой ионной проводимости электролитов при низких температурах, низкотемпературные характеристики обычных литий-ионных батарей на основе графитовых отрицательных электродов также ограничиваются растворением / растворителем литий-ионных ионов в графите и из него. при низких температурах. В ответ на эту проблему группа использовала предварительно литифицированный отрицательный электрод из твердого углерода вместо традиционного графитового отрицательного электрода и положительно объединил его с фосфатом лития-ванадия (Li2V2 (PO4) 3), чтобы сформировать новую систему батарей.

В последние годы в гибридных литиево-ионных конденсаторах применялся предлитиевый твердый углерод (Elithiatedhardcarbon), который продемонстрировал превосходные электрохимические свойства. Однако процесс предварительной литификации является сложным и дорогостоящим. Он предполагает использование электродов из чистого лития и потенциально опасен. В этом исследовании исследователи умело использовали многоступенчатый процесс удаления лития из материала положительного электрода Li3V2 (PO4) 3 для достижения предварительной литификации твердого углерода.

Во время первого процесса зарядки ионы лития удаляются с положительного полюса с образованием Li2V2 (PO4) 3, в то время как удаленные ионы лития внедряются в отрицательный электрод из твердого углерода и образуют отрицательный электрод из твердого углерода до лития (LixC). Впоследствии Li2V2 (PO4) 3 и LixC сформировали литий-ионную аккумуляторную систему. При зарядке 4,3 В при 3,5 батарея демонстрирует высокую мощность и долгий срок службы, как у суперконденсатора.

Кроме того, хотя использовался обычный электролит LB303, батарея показала отличные криогенные характеристики. При минус 40 градусах Цельсия его емкость может поддерживать 67% емкости при комнатной температуре, что намного лучше, чем у обычных литий-ионных батарей. Это в основном связано с хорошими низкотемпературными характеристиками материала положительного электрода, покрытого углеродными наночастицами Li2V2 (PO4) 3, и относительно быстрым динамическим процессом предварительно литифицированного твердого углеродного отрицательного электрода при низких температурах.

Однако стоит отметить, что в этой аккумуляторной системе используется только часть емкости Li3V2 (PO4) 3, а плотность энергии ограничена, что делает ее более подходящей для пусковых аккумуляторов. Кроме того, при понижении температуры ионная проводимость электролита быстро уменьшается, увеличивая внутреннее сопротивление батареи, так что батарея проявляет значительную поляризацию при низких температурах. В последующем исследовании необходима дальнейшая разработка высокоэффективных криогенных электролитов для улучшения электрохимических характеристик таких батарей при низких температурах.

Страница содержит содержимое машинного перевода.