Az elektromos járművek világszerte történő gyors fejlődésével az elektromos járművek piacának mérete 2020-ban elérte az 1 billió dollárt, és a jövőben is több mint évi 20%-os ütemben fog növekedni. Ezért az elektromos járművek, mint fő közlekedési módok, az akkumulátorok teljesítménykövetelményei egyre magasabbak lesznek, és nem szabad figyelmen kívül hagyni az akkumulátor leromlásának hatását az akkumulátor teljesítményére alacsony hőmérsékletű környezetben. Az akkumulátor leromlásának fő okai alacsony hőmérsékletű környezetben a következők: Először is, az alacsony hőmérséklet befolyásolja az akkumulátor kis belső ellenállását, a hődiffúziós terület nagy, és az akkumulátor belső ellenállása nő. Másodszor, az akkumulátor belül és kívül a töltés átviteli kapacitása gyenge, az akkumulátor deformációja akkor következik be, amikor a helyi visszafordíthatatlan polarizáció. Harmadszor, az elektrolit molekuláris mozgásának alacsony hőmérséklete lassú és nehezen diffundálható időben, amikor a hőmérséklet emelkedik. Ezért az akkumulátor alacsony hőmérsékletű leromlása súlyos, ami az akkumulátor teljesítményének súlyos romlását eredményezi.
1、Az alacsony hőmérsékletű akkumulátor technológia állapota
Az alacsony hőmérsékleten előállított lítium-ion akkumulátorok műszaki és anyagi teljesítményigénye magas. A lítium-ion akkumulátor teljesítményének súlyos romlása alacsony hőmérsékletű környezetben a belső ellenállás növekedésének köszönhető, ami az elektrolit diffúziójának nehézségéhez és a cellaciklus élettartamának lerövidüléséhez vezet. Ezért az alacsony hőmérsékletű akkumulátor-technológia kutatása némi előrehaladást ért el az elmúlt években. A hagyományos, magas hőmérsékletű lítium-ion akkumulátorok magas hőmérsékleten gyenge teljesítményt nyújtanak, és teljesítményük alacsony hőmérsékleten még mindig instabil; nagy mennyiségű alacsony hőmérsékletű cella, kis kapacitás és gyenge alacsony hőmérsékletű ciklusteljesítmény; a polarizáció lényegesen erősebb alacsony hőmérsékleten, mint magas hőmérsékleten; az elektrolit megnövekedett viszkozitása alacsony hőmérsékleten a töltési/kisütési ciklusok számának csökkenéséhez vezet; a cellák csökkentett biztonsága és az akkumulátor élettartama alacsony hőmérsékleten; és csökkentett teljesítmény alacsony hőmérsékleten történő használat során. Ezenkívül az akkumulátor alacsony hőmérsékleten való rövid élettartama és az alacsony hőmérsékletű cellák biztonsági kockázatai új követelményeket támasztanak az akkumulátorok biztonságával kapcsolatban. Ezért az alacsony hőmérsékletű lítium-ion akkumulátorokkal kapcsolatos kutatások középpontjában a stabil, biztonságos, megbízható és hosszú élettartamú akkumulátor-anyagok alacsony hőmérsékletű környezetekhez való kifejlesztése áll. Jelenleg számos alacsony hőmérsékletű lítium-ion akkumulátor létezik: (1) lítium fém anód anyagok: a lítium fémet széles körben használják elektromos járművekben, mivel nagy kémiai stabilitása, nagy elektromos vezetőképessége és alacsony hőmérsékletű töltési és kisütési teljesítménye; (2) A szénanód anyagokat széles körben használják az elektromos járművekben jó hőállóságuk, alacsony hőmérsékletű ciklusteljesítményük, alacsony elektromos vezetőképességük és alacsony hőmérsékletű, alacsony hőmérsékletű ciklus élettartamuk miatt; (3) A szénanód anyagokat széles körben használják az elektromos járművekben jó hőállóságuk, alacsony hőmérsékletű ciklusteljesítményük, alacsony elektromos vezetőképességük és alacsony hőmérsékletű ciklus élettartamuk miatt. in; (3) a szerves elektrolitok jó teljesítményt mutatnak alacsony hőmérsékleten; (4) polimer elektrolitok: a polimer molekulaláncok viszonylag rövidek és nagy affinitásúak; (5) szervetlen anyagok: a szervetlen polimerek jó teljesítményparaméterekkel (vezetőképességgel) rendelkeznek, és jó kompatibilitást mutatnak az elektrolitaktivitás között; (6) a fém-oxidok kevesebb; (7) szervetlen anyagok: szervetlen polimerek stb.
2. Az alacsony hőmérsékletű környezet hatása a lítium akkumulátorra
A lítium akkumulátorok élettartama elsősorban a kisütési folyamattól függ, míg az alacsony hőmérséklet olyan tényező, amely nagyobb hatással van a lítium termékek élettartamára. Általában alacsony hőmérsékletű környezetben az akkumulátor felülete fázisváltozáson megy keresztül, ami felületi szerkezeti károsodást okoz, amit kapacitás- és cellakapacitás-csökkenés kísér. Magas hőmérsékleti körülmények között gáz keletkezik a cellában, ami felgyorsítja a hődiffúziót; alacsony hőmérsékleten a gáz nem tud időben kisütni, ami felgyorsítja az akkumulátor folyadék fázisváltozását; minél alacsonyabb a hőmérséklet, annál több gáz keletkezik, és annál lassabb az akkumulátor folyadék fázisváltozása. Ezért az akkumulátor belső anyagcseréje drasztikusabb és összetettebb alacsony hőmérsékleten, és könnyebben képződik gázok és szilárd anyagok az akkumulátor anyagában; ugyanakkor az alacsony hőmérséklet egy sor destruktív reakcióhoz vezet, mint például a kémiai kötés visszafordíthatatlan megszakadásához a katódanyag és az elektrolit határfelületén; ez az elektrolit önszerelődésének és a ciklus élettartamának csökkenéséhez is vezet; a lítium-ion töltésátviteli képessége az elektrolit felé csökken; a töltési és kisütési folyamat láncreakciók sorozatát idézi elő, például polarizációs jelenséget a lítium-ion töltésátvitel során, az akkumulátor kapacitásának csökkenését és a belső feszültség felszabadulását, ami befolyásolja a lítium-ion akkumulátorok ciklus élettartamát és energiasűrűségét, valamint egyéb funkciókat. Minél alacsonyabb a hőmérséklet alacsony hőmérsékleten, annál intenzívebbek és összetettebbek a különféle destruktív reakciók, mint például a redox reakció az akkumulátor felületén, a hődiffúzió, a cellán belüli fázisváltozás és akár a teljes pusztulás is, egy sor láncreakciót, például elektrolitot indítanak el. önszerelődés, minél lassabb a reakciósebesség, annál komolyabb az akkumulátorkapacitás csökkenése, és annál gyengébb a lítium-ion töltésvándorlási képessége magas hőmérsékleten.
3、 Alacsony hőmérséklet a lítium akkumulátor technológiai kutatási kilátások előrehaladásáról
Alacsony hőmérsékletű környezetben az akkumulátor biztonsága, ciklus élettartama és cella hőmérsékleti stabilitása hatással lesz, és az alacsony hőmérsékletnek a lítium akkumulátorok élettartamára gyakorolt hatását nem lehet figyelmen kívül hagyni. Jelenleg az alacsony hőmérsékletű akkumulátor-technológia kutatása és fejlesztése membrán, elektrolit, pozitív és negatív elektródák és egyéb módszerek felhasználásával némi előrehaladást ért el. A jövőben az alacsony hőmérsékletű lítium akkumulátor technológia fejlesztését a következő szempontokból kell javítani: (1) nagy energiasűrűségű, hosszú élettartamú, alacsony csillapítású, kis méretű és alacsony költségű lítium akkumulátor anyagrendszer fejlesztése alacsony hőmérsékleten ; (2) az akkumulátor belső ellenállás-szabályozásának folyamatos fejlesztése szerkezeti tervezés és anyag-előkészítési technológia révén; (3) a nagy kapacitású, alacsony költségű lítium akkumulátor rendszer fejlesztése során figyelmet kell fordítani az elektrolit adalékokra, a lítiumionokra, az anódokra és a katódokra, valamint a belső aktív anyagokra és más kulcsfontosságú tényezőkre; (4) javítja az akkumulátor ciklusteljesítményét (fajlagos töltési és kisütési energia), az akkumulátor termikus stabilitását alacsony hőmérsékletű környezetben, a lítium akkumulátorok biztonságát alacsony hőmérsékletű környezetben és egyéb akkumulátor-technológiai fejlesztési irányokat; (5) magas biztonsági teljesítményű, magas költségű és alacsony költségű akkumulátorrendszer-megoldások fejlesztése alacsony hőmérsékleti körülmények között; (6) alacsony hőmérsékletű akkumulátorral kapcsolatos termékek fejlesztése és alkalmazásuk elősegítése; (7) nagy teljesítményű, alacsony hőmérsékleten ellenálló akkumulátoranyagok és eszköztechnológia fejlesztése.
Természetesen a fenti kutatási irányok mellett számos kutatási irány is létezik az akkumulátor teljesítményének további javítására alacsony hőmérsékleti körülmények között, az alacsony hőmérsékletű akkumulátorok energiasűrűségének javítására, az akkumulátor leromlásának csökkentésére alacsony hőmérsékletű környezetben, az akkumulátor élettartamának meghosszabbítására és egyéb kutatásokra. előrehalad; de a fontosabb kérdés az, hogy hogyan lehet elérni a nagy teljesítményt, a nagy biztonságot, az alacsony költséget, a nagy hatótávolságot, a hosszú élettartamot és az alacsony költséget az akkumulátorok kereskedelmi forgalomba hozatala alacsony hőmérsékleti körülmények között a jelenlegi A kutatásnak az áttörésre és a probléma megoldására kell összpontosítania.
Feladás időpontja: 2022.11.22