Butun dunyo bo'ylab elektr transport vositalarining jadal rivojlanishi bilan elektr transport vositalarining bozor hajmi 2020 yilda 1 trillion dollarga yetdi va kelajakda yiliga 20% dan ortiq o'sishda davom etadi. Shu sababli, elektr transport vositalari asosiy transport turi sifatida, quvvat akkumulyatorlari uchun ishlash talablari borgan sari yuqori bo'ladi va past haroratli muhitda batareya quvvatining ishdan chiqishining batareya quvvatiga ta'sirini e'tiborsiz qoldirmaslik kerak. Past haroratli muhitda batareyaning chirishining asosiy sabablari quyidagilardir: Birinchidan, past harorat batareyaning kichik ichki qarshiligiga ta'sir qiladi, termal diffuziya maydoni katta va batareyaning ichki qarshiligi ortadi. Ikkinchidan, batareyaning ichidagi va tashqarisida zaryad o'tkazish qobiliyati yomon, batareyaning deformatsiyasi mahalliy qaytarilmas polarizatsiya sodir bo'ladi. Uchinchidan, elektrolitlar molekulyar harakatining past harorati harorat ko'tarilganda sekin va vaqt o'tishi bilan tarqalishi qiyin. Shuning uchun batareyaning past haroratda parchalanishi jiddiy bo'lib, batareyaning ishlashi jiddiy yomonlashadi.
1, Past haroratli batareya texnologiyasi holati
Past haroratlarda tayyorlangan lityum-ion quvvatli batareyalarning texnik va moddiy ishlash talablari yuqori. Past haroratli muhitda lityum-ion quvvat akkumulyatorining ishlashining jiddiy buzilishi ichki qarshilikning oshishi bilan bog'liq bo'lib, bu elektrolitlar tarqalishining qiyinligiga va hujayra aylanishining qisqarishiga olib keladi. Shu sababli, past haroratli quvvatli batareya texnologiyasi bo'yicha tadqiqotlar so'nggi yillarda ba'zi yutuqlarga erishdi. An'anaviy yuqori haroratli lityum-ion batareyalar yomon yuqori haroratli ishlashga ega va ularning ishlashi past harorat sharoitida hali ham beqaror; past haroratli hujayralarning katta hajmi, kam quvvat va past haroratli tsiklning yomon ishlashi; polarizatsiya past haroratda yuqori haroratga qaraganda sezilarli darajada kuchliroqdir; past haroratda elektrolitning viskozitesini oshirish zaryadlash / tushirish davrlari sonining kamayishiga olib keladi; hujayralar xavfsizligini pasaytirish va past haroratda batareyaning ishlash muddatini qisqartirish; va past haroratda foydalanish samaradorligini pasaytiradi. Bundan tashqari, past haroratda batareyaning qisqa aylanish muddati va past haroratli hujayralarning xavfsizlik xavflari quvvat akkumulyatorlarining xavfsizligi uchun yangi talablarni ilgari surdi. Shu sababli, past haroratli muhitlar uchun barqaror, xavfsiz, ishonchli va uzoq umr quvvatli batareya materiallarini ishlab chiqish past haroratli lityum-ion batareyalar bo'yicha tadqiqotlar markazidir. Hozirgi vaqtda bir nechta past haroratli lityum-ion batareya materiallari mavjud: (1) lityum metall anodli materiallar: lityum metall yuqori kimyoviy barqarorlik, yuqori elektr o'tkazuvchanligi va past haroratli zaryadlash va tushirish ko'rsatkichlari tufayli elektr transport vositalarida keng qo'llaniladi; (2) uglerod anodli materiallar elektr transport vositalarida keng qo'llaniladi, chunki ularning yaxshi issiqlikka chidamliligi, past haroratli tsiklning ishlashi, past elektr o'tkazuvchanligi va past haroratlarda past haroratli aylanish muddati; (3) uglerod anodli materiallar yaxshi issiqlikka chidamliligi, past haroratli tsikl ishlashi, past elektr o'tkazuvchanligi va past haroratli aylanish muddati tufayli elektr transport vositalarida keng qo'llaniladi. ichida; (3) organik elektrolitlar past haroratda yaxshi ishlashga ega; (4) polimer elektrolitlari: polimer molekulyar zanjirlari nisbatan qisqa va yuqori yaqinlikka ega; (5) noorganik materiallar: noorganik polimerlar yaxshi ishlash parametrlariga (o'tkazuvchanlik) va elektrolitlar faolligi o'rtasida yaxshi muvofiqlikka ega; (6) metall oksidlari kamroq; (7) noorganik materiallar: noorganik polimerlar va boshqalar.
2, Past haroratli muhitning lityum batareyaga ta'siri
Lityum batareyalarning aylanish muddati, asosan, tushirish jarayoniga bog'liq, past harorat esa lityum mahsulotlarining ishlash muddatiga ko'proq ta'sir qiluvchi omil hisoblanadi. Odatda, past haroratli muhitda batareyaning yuzasi faza o'zgarishiga olib keladi, bu esa sirt tuzilishiga zarar etkazadi, bu esa sig'im va hujayra sig'imining pasayishi bilan birga keladi. Yuqori harorat sharoitida hujayrada gaz hosil bo'ladi, bu termal diffuziyani tezlashtiradi; past haroratda gazni o'z vaqtida chiqarib bo'lmaydi, batareya suyuqligining faza o'zgarishini tezlashtiradi; harorat qanchalik past bo'lsa, ko'proq gaz hosil bo'ladi va batareya suyuqligining faza o'zgarishi sekinroq bo'ladi. Shuning uchun, batareyaning ichki materialining o'zgarishi past harorat ostida yanada keskin va murakkab bo'lib, batareya materiali ichida gazlar va qattiq moddalarni hosil qilish osonroq; shu bilan birga, past harorat katod moddasi va elektrolitlar orasidagi interfeysda qaytarib bo'lmaydigan kimyoviy bog'lanishning uzilishi kabi bir qator halokatli reaktsiyalarga olib keladi; shuningdek, elektrolitlarning o'z-o'zini yig'ish va aylanish muddatini qisqartirishga olib keladi; lityum ion zaryadini elektrolitga o'tkazish qobiliyati kamayadi; zaryadlash va zaryadsizlantirish jarayoni lityum ionli batareyalar va boshqa funktsiyalarning aylanish muddati va energiya zichligiga ta'sir qiluvchi lityum ion zaryadini uzatish, batareya quvvatining pasayishi va ichki stressni chiqarish paytida polarizatsiya fenomeni kabi bir qator zanjir reaktsiyalariga sabab bo'ladi. Past haroratda harorat qanchalik past bo'lsa, batareya yuzasida oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasi, termal diffuziya, hujayra ichidagi faza o'zgarishi va hatto to'liq vayronagarchilik kabi turli halokatli reaktsiyalar shunchalik kuchli va murakkab bo'ladi, o'z navbatida elektrolitlar kabi bir qator zanjirli reaktsiyalarni keltirib chiqaradi. o'z-o'zini yig'ish, reaktsiya tezligi qanchalik sekinroq bo'lsa, batareya quvvati qanchalik jiddiyroq bo'lsa va yuqori haroratda lityum ion zaryadining migratsiya qobiliyati yomonroq bo'ladi.
3, Lityum batareya texnologiyasini tadqiq qilish istiqbollari bo'yicha past harorat
Past haroratli muhitda batareyaning xavfsizligi, aylanish muddati va hujayra haroratining barqarorligi ta'sir qiladi va past haroratning lityum batareyalarning ishlash muddatiga ta'sirini e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydi. Hozirgi vaqtda diafragma, elektrolitlar, musbat va salbiy elektrod materiallari va boshqa usullardan foydalangan holda past haroratli quvvat akkumulyatori texnologiyasini tadqiq qilish va rivojlantirish ba'zi yutuqlarga erishdi. Kelajakda past haroratli lityum batareyalar texnologiyasini ishlab chiqish quyidagi jihatlardan takomillashtirilishi kerak: (1) yuqori energiya zichligi, uzoq umr, past zaiflashuv, kichik o'lchamli va past haroratda arzon narxlardagi lityum batareyalar tizimini ishlab chiqish. ; (2) konstruktiv dizayn va materiallarni tayyorlash texnologiyasi orqali batareyaning ichki qarshiligini nazorat qilishni doimiy ravishda takomillashtirish; (3) yuqori quvvatli, arzon narxlardagi lityum batareyalar tizimini ishlab chiqishda elektrolitlar qo'shimchalari, lityum ion va anod va katod interfeysi va ichki faol material va boshqa asosiy omillar ta'siriga e'tibor qaratish lozim; (4) batareyaning aylanishini yaxshilash (zaryadlash va tushirishning o'ziga xos energiyasi), past haroratli muhitda batareyaning termal barqarorligi, past haroratli muhitda lityum batareyalarning xavfsizligi va boshqa batareya texnologiyasini ishlab chiqish yo'nalishi; (5) past harorat sharoitida yuqori xavfsizlik ko'rsatkichlari, yuqori xarajatli va arzon quvvatli batareya tizimi echimlarini ishlab chiqish; (6) past haroratli batareyalar bilan bog'liq mahsulotlarni ishlab chiqish va ularni qo'llashni targ'ib qilish; (7) yuqori samarali past haroratga chidamli batareya materiallari va qurilma texnologiyasini ishlab chiqish.
Albatta, yuqoridagi tadqiqot yo'nalishlariga qo'shimcha ravishda, past harorat sharoitida batareyaning ishlashini yanada yaxshilash, past haroratli batareyalarning energiya zichligini yaxshilash, past haroratli muhitda batareyaning degradatsiyasini kamaytirish, batareyaning ishlash muddatini uzaytirish va boshqa tadqiqotlar bo'yicha ko'plab tadqiqot yo'nalishlari ham mavjud. taraqqiyot; ammo eng muhim masala, past harorat sharoitida batareyalarning yuqori ishlashi, yuqori xavfsizligi, arzonligi, yuqori diapazoni, uzoq umr va arzon narxlardagi tijoratlashuviga qanday erishish mumkinligi dolzarbdir.
Yuborilgan vaqt: 22-noyabr-2022