सर्दियों में लिथियम बैटरी की क्षमता कम क्यों हो जाती है?

लिथियम-आयन बैटरियों का उनके लंबे जीवन, बड़ी विशिष्ट क्षमता और बाजार में आने के बाद से कोई स्मृति प्रभाव नहीं होने के कारण व्यापक रूप से उपयोग किया जाता रहा है। लिथियम-आयन बैटरियों के कम तापमान के उपयोग से कम क्षमता, गंभीर क्षीणन, खराब चक्र दर प्रदर्शन, स्पष्ट लिथियम वर्षा और असंतुलित लिथियम डिइंटरकलेशन जैसी समस्याएं होती हैं। हालाँकि, अनुप्रयोग क्षेत्रों के निरंतर विस्तार के साथ, लिथियम-आयन बैटरियों के खराब निम्न-तापमान प्रदर्शन द्वारा लाई गई बाधाएँ अधिक से अधिक स्पष्ट हो गई हैं।

रिपोर्टों के अनुसार, -20 डिग्री पर लिथियम-आयन बैटरियों की डिस्चार्ज क्षमता कमरे के तापमान की तुलना में केवल 31.5 प्रतिशत है। पारंपरिक लिथियम-आयन बैटरियों का ऑपरेटिंग तापमान -20 और प्लस 55 डिग्री के बीच होता है। हालाँकि, एयरोस्पेस, सैन्य उद्योग, इलेक्ट्रिक वाहन और अन्य क्षेत्रों में, बैटरियों को सामान्य रूप से -40 डिग्री पर काम करने की आवश्यकता होती है। इसलिए, लिथियम-आयन बैटरियों के निम्न-तापमान गुणों में सुधार करना बहुत महत्वपूर्ण है।

लिथियम-आयन बैटरियों के निम्न तापमान प्रदर्शन को प्रतिबंधित करने वाले कारक

कम तापमान वाले वातावरण में, इलेक्ट्रोलाइट की चिपचिपाहट बढ़ जाती है, और आंशिक रूप से जम भी जाती है, जिसके परिणामस्वरूप लिथियम-आयन बैटरी की चालकता में कमी आती है।

कम तापमान वाले वातावरण में, इलेक्ट्रोलाइट, नकारात्मक इलेक्ट्रोड और विभाजक के बीच अनुकूलता खराब हो जाती है।

कम तापमान वाले वातावरण में लिथियम-आयन बैटरी के नकारात्मक इलेक्ट्रोड से लिथियम गंभीर रूप से अवक्षेपित होता है, और अवक्षेपित धातु लिथियम इलेक्ट्रोलाइट के साथ प्रतिक्रिया करता है, और इसके उत्पाद जमाव से ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस (एसईआई) की मोटाई में वृद्धि होती है। .

कम तापमान वाले वातावरण में, सक्रिय सामग्री में लिथियम-आयन बैटरी की प्रसार प्रणाली कम हो जाती है, और चार्ज ट्रांसफर प्रतिरोध (आरसीटी) काफी बढ़ जाता है।

ली-आयन बैटरियों के निम्न तापमान प्रदर्शन को प्रभावित करने वाले निर्धारक कारकों पर चर्चा

विशेषज्ञ की राय 1: इलेक्ट्रोलाइट का लिथियम-आयन बैटरी के कम तापमान वाले प्रदर्शन पर सबसे अधिक प्रभाव पड़ता है, और इलेक्ट्रोलाइट की संरचना और भौतिक और रासायनिक गुणों का बैटरी के कम तापमान वाले प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। कम तापमान पर बैटरी चक्र के सामने आने वाली समस्या यह है: इलेक्ट्रोलाइट की चिपचिपाहट बढ़ जाएगी, आयन चालन वेग धीमा हो जाएगा, और बाहरी सर्किट का इलेक्ट्रॉन प्रवासन वेग मेल नहीं खाएगा। इसलिए, बैटरी गंभीर रूप से ध्रुवीकृत हो जाएगी और चार्ज और डिस्चार्ज क्षमता तेजी से कम हो जाएगी। विशेष रूप से कम तापमान पर चार्ज करते समय, लिथियम आयन आसानी से नकारात्मक इलेक्ट्रोड की सतह पर लिथियम डेंड्राइट बना सकते हैं, जिससे बैटरी खराब हो सकती है।

इलेक्ट्रोलाइट का निम्न-तापमान प्रदर्शन इलेक्ट्रोलाइट की चालकता से निकटता से संबंधित है। उच्च चालकता वाला इलेक्ट्रोलाइट तेजी से आयन संचारित कर सकता है और कम तापमान पर अधिक क्षमता लगा सकता है। इलेक्ट्रोलाइट में जितने अधिक विघटित लिथियम लवण होंगे, माइग्रेशन संख्या उतनी ही अधिक होगी और चालकता उतनी ही अधिक होगी। चालकता जितनी अधिक होगी, आयन चालन दर उतनी ही तेज होगी, ध्रुवीकरण उतना ही कम होगा और कम तापमान पर बैटरी का प्रदर्शन उतना ही बेहतर होगा। इसलिए, लिथियम-आयन बैटरियों के अच्छे निम्न-तापमान प्रदर्शन को प्राप्त करने के लिए उच्च चालकता एक आवश्यक शर्त है।

इलेक्ट्रोलाइट की चालकता इलेक्ट्रोलाइट की संरचना से संबंधित है, और विलायक की चिपचिपाहट को कम करना इलेक्ट्रोलाइट की चालकता को बढ़ाने के तरीकों में से एक है। विलायक कम तापमान पर विलायक की अच्छी तरलता आयन परिवहन की गारंटी है, और कम तापमान पर नकारात्मक इलेक्ट्रोड पर इलेक्ट्रोलाइट द्वारा बनाई गई ठोस इलेक्ट्रोलाइट फिल्म भी लिथियम आयनों के संचालन की कुंजी है, और आरएसईआई मुख्य प्रतिबाधा है कम तापमान वाले वातावरण में लिथियम-आयन बैटरियों का।

विशेषज्ञ 2: लिथियम-आयन बैटरियों के निम्न-तापमान प्रदर्शन को सीमित करने वाला मुख्य कारक कम तापमान पर तेजी से बढ़ा हुआ ली प्लस प्रसार प्रतिरोध है, न कि एसईआई फिल्म।

लिथियम-आयन बैटरी के लिए कैथोड सामग्री की निम्न-तापमान विशेषताएँ

स्तरित कैथोड सामग्री के कम तापमान गुण

स्तरित संरचना, जिसमें न केवल एक-आयामी लिथियम आयन प्रसार चैनल का अतुलनीय दर प्रदर्शन है, बल्कि त्रि-आयामी चैनल की संरचनात्मक स्थिरता भी है, सबसे प्रारंभिक वाणिज्यिक लिथियम-आयन बैटरी कैथोड सामग्री है। इसके प्रतिनिधि पदार्थ LiCoO2, Li(Co1-xNix)O2 और Li(Ni, Co, Mn)O2 इत्यादि हैं।