Xinzhoubangshiqiao: Elektrolit lityum pil gücünü ve düşük sıcaklık özelliklerini nasıl iyileştirir?
Lityum iyon pillerin gücünü ve düşük sıcaklık performansını iyileştirmek için, tüm lityum iyon pil deşarj işleminin çeşitli empedanslarını azaltmak gerekir. Bu empedansların bazıları nispeten büyük ve bazıları nispeten küçüktür ve elektrolitin bileşimi ve sıcaklığı gibi çeşitli faktörlerden etkilenir.
Yakın zamanda, Shenzhen Xinzhoubang Technology Co., Ltd.'den Dr. Shiqiao, "Hafif Hibrit / Mikro Hibrit için 12-48V Lityum-iyon Pilin Güç Özelliklerini ve Düşük Sıcaklık Performansını İyileştirmek için Fonksiyonel Elektrolitin Araştırma ve Uygulama İlerlemesi" üzerine bir açılış konuşması yaptı. Lityum iyon iletim süreci, çözücü, lityum tuzu konsantrasyonu ve katkı maddeleri yönlerinden çeşitli empedansları etkileyen elektrolitle ilgili faktörleri tanıttı.
Hepimizin bildiği gibi lityum pillerin deşarj işlemi sırasında lityum iyonları önce negatif elektrottan çıkarıldıktan sonra SEI'ye girer, daha sonra SEI'ye girer ve ardından solvatlanacak elektrolite girer ve ardından solvatlanmış lityum iyonları elektrolit içinde iletilerek pozitif elektroda ulaşır. Yüzey önce CEI'de çözüldükten sonra, CEI'de iletim ve son olarak pozitif elektroda gömülür. Aşağıda gösterildiği gibi.
Lityum iyon pil deşarj işleminin şematik diyagramı
Lityum iyon pillerin boşaltılması sürecinde, her adım bir empedansa karşılık gelir.Bu empedansın büyüklüğü birçok faktörle ilgilidir.Aşağıda esas olarak her empedansı ve elektroliti etkileyebilecek faktörler listelenecektir.
Lityum iyon iletimi sırasında , SEI ve CEI'nin özelliklerinin çok önemli bir etkisi vardır. Farklı performans gereksinimlerine bağlı olarak, SEI ve CEI gereksinimleri arasında belirli bir çelişki vardır.
Güç ve düşük sıcaklık özelliklerinin iyileştirilmesi açısından, SEI ve CEI'nin olabildiğince ince olması, çok yoğun olmaması ve iyi iletkenliğe sahip olması umulmaktadır; ancak pilin yüksek sıcaklık performansını ve döngü performansını iyileştirmek açısından, CEI ve SEI'nin daha kalın veya daha yoğun ve daha güçlü olması umulmaktadır. Ve tokluk daha iyidir.
Çözücüler açısından , Karboksilat çözücüler, özellikle -30 ° C'nin altındaki sıcaklıklarda pillerin düşük sıcaklık performansını önemli ölçüde artırabilir, karboksilat çözücülerin performansı karbonat çözücülerden önemli ölçüde daha iyidir. Bununla birlikte, karboksilat çözücülerin negatif SEI üzerinde belirli bir yıkıcı etkisi vardır. Örneğin, lityum demir fosfat pillerde kullanılan yaygın olarak kullanılan karboksilat çözücü EP, düşük sıcaklık boşaltma platformunda önemli bir gelişmeye sahiptir, ancak yüksek sıcaklıkta depolama performansı ve döngü performansı önemli ölçüde azalacaktır.Bu çözücü, negatif elektrotun SEI'si üzerinde önemli bir yıkıcı etkiye sahiptir. Güç pilleri için çözücü olarak uygundur.
Hafif karıştırılmış ve mikro karma araçlar için, güç özellikleri ve düşük sıcaklık özellikleri için yüksek gereksinimler nedeniyle, çok sayıda düşük viskoziteli doğrusal karbonatın (DMC ve EMC) kullanılması kaçınılmaz bir seçimdir.
Temel olarak, EMC'nin viskozitesinin DMC'den yüksek olması ve dielektrik sabitinin DMC'den daha düşük olması nedeniyle, DMC'nin bir kısmının EMC ile değiştirilmesi, pilin DCIR'sini oda sıcaklığında artıracaktır. Bununla birlikte, DMC'nin belirli bir miktarda EMC ile değiştirilmesi pilin düşük sıcaklık performansını artırabilir. EMC ve lityum iyonları arasındaki zayıf çözülme nedeniyle, desolvasyon aşamasının düşük sıcaklıktaki aktivasyon enerjisi azalır.
Yüksek dielektrik sabiti ve siklik karbonatın (EC ve PC) yüksek viskozitesi nedeniyle, elektrolit içeriği oda sıcaklığı güç özellikleri ve düşük sıcaklık performansı dikkate alınarak belirlenmelidir. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, çözücü oranının seçimi dengeli bir sanattır.
Eşzamanlı, Lityum tuzu konsantrasyonu Ayrıca güç özellikleri ve düşük sıcaklık performansı üzerinde belirli bir etkiye sahiptir ve belirli koşullara göre optimize edilmesi gereken optimum bir miktar vardır.
Katkı maddeleri açısından , SEI ve CEI özelliklerinin yanı sıra pilin güç özellikleri ve düşük sıcaklık performansı üzerinde çok önemli bir etkiye sahiptir.
Şu anda, katkı maddelerinin empedans üzerindeki etkisinin üç tipik türü vardır: Birincisi, birçok mükemmel pozitif ve negatif elektrot filmi oluşturan katkı maddeleri, en yaygın olarak kullanılan mükemmel performansa sahip pozitif ve negatif elektrot film oluşturucu katkı maddeleri gibi arayüz empedansını önemli ölçüde artıracaktır, VC ve PS önemli ölçüde artacaktır. Pozitif ve negatif elektrotların arayüz empedansı; ikincisi, bazı özel film oluşturan katkı maddelerinin DTD gibi belirli koşullar altında arayüz empedansını azaltabilmesidir; üçüncüsü, bazı lityum tuzu tipi katkı maddelerinin, SCT97 gibi arayüz empedansını önemli ölçüde azaltabilmesidir. Ayrıntılar için aşağıdaki resme bakın.
Dr. Xinzhoubang Shiqiao, yüksek güç ve düşük sıcaklık performansı gerektiren piller için katkı maddelerine yönelik üç çözüm olduğunu tanıttı. Birincisi, yüksek empedanslı film oluşturan katkı maddelerini azaltmak veya basitçe kullanmamak; ikincisi, düşük empedanslı film oluşturucu katkı maddeleri kullanmak; üçüncüsü, düşük empedanslı lityum tuzu tipi katkı maddeleri kullanmaktır. Katkı maddelerinin seçimi ve kombinasyonu da dengeli bir sanattır.
Üçlü malzemeli güç pillerinde, en yaygın kullanılan iki klasik katkı maddesi, pilin yüksek sıcaklıkta depolama performansını ve döngü performansını önemli ölçüde artırabilen VC ve PS'dir, ancak en büyük dezavantajı, empedansı önemli ölçüde artırması, gücü ve düşük sıcaklık performansını azaltmasıdır. Bu duruma yanıt olarak Xinzhoubang, yeni bir düşük empedans negatif elektrot film oluşturucu katkı maddesi LDY269 ve lityum tuzu tipi katkı maddesi SCT97 geliştirdi.
Bunların arasında, negatif elektrot film oluşturucu katkı maddesi LDY269 katkı maddesinin yeni türü, film negatif elektrot üzerinde oluşturulduğunda negatif elektrotun arayüz empedansının azalması ve VC gibi negatif elektrotun arayüz empedansını artırmaması ile karakterize edilir.
SEI ve CEI'nin XPS analizi, LDY269 tarafından oluşturulan SEI ve CEI kalınlığının VC'ninkinden önemli ölçüde daha düşük olacağını da doğruladı.
Pil performansı testi sonuçları, VC içeriği arttığında, DCIR'deki artışın açık olduğunu, LDY269'un içerik düşük olduğunda DCIR'yi artırmayacağını ve içerik yüksek olduğunda DCIR'nin artacağını, ancak yine de VC'den önemli ölçüde daha düşük olduğunu göstermektedir. Ek olarak, LDY269'un yüksek sıcaklıkta depolama performansı, VC'ninkinden önemli ölçüde daha iyidir, özellikle yüksek sıcaklıkta gaz üretimi önemli ölçüde daha azdır.
Lityum tuzu türü katkı maddesi SCT97, pilin dahili direncini önemli ölçüde azaltabilir, düşük sıcaklık performansını artırabilir ve yüksek sıcaklıkta depolama performansını önemli ölçüde artırabilir. Pozitif elektrot olarak NMC532 bulunan bir pilde kullanıldığında, SCT97'nin etkisi PS'ninkinden önemli ölçüde daha iyidir.
Dr. Xinzhoubang Shiqiao şunları söyledi: "Şirket, LDY269 ve SCT97 kombinasyonunu kullandığında, VC kombinasyonundan daha iyi sonuçlar elde edecek. Sadece empedans daha düşük değil, aynı zamanda yüksek sıcaklıkta depolama performansı da daha iyi, özellikle 0 'da şarj edildiğinde. VC kombinasyonu, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, açık bir lityum analizi de gösterir.Aynı zamanda, şirketin müşterileri, 48V lityum-iyon pil sistemleri geliştirirken bu katkı maddesi kombinasyonunu kullandılar. Geri bildirim sonuçları, güç özelliklerini önemli ölçüde iyileştirmekle kalmadı, aynı zamanda iyi yüksek sıcaklık döngüsü performansına da sahip oldu. "
Gelecekte batarya enerji yoğunluğu giderek artarken, yüksek nikel malzeme kullanımı kaçınılmaz bir yön. Shiqiao şunları söyledi: Yüksek nikel malzemelerde, mevcut katkı maddesi VC ve SCT97 kombinasyonunun performansı, özellikle düşük yüksek sıcaklık depolama performansı gibi gereksinimleri karşılayamıyor. Asıl nedeni, bu iki katkı maddesinin yüksek nikel katot için etkili korumadan yoksun olmasıdır. etki."
Şu anda, PS ve DTD gibi kükürt içeren katkı maddeleri, yüksek nikel katodu koruyabilir ve pilin yüksek sıcaklıkta depolama performansını önemli ölçüde artırabilir.Ancak, bu katkı kombinasyonu, pil empedansını önemli ölçüde artıracak ve yüksek güç ve düşük sıcaklık performans gereksinimleri olan pillerde kullanıldığında var olacaktır. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi ciddi zorluklar.
Bu soruna yanıt olarak, Xinzhoubang, yüksek nikel malzemeler için uygun düşük dirençli yüksek sıcaklık katkı maddeleri geliştiriyor.LDY274 ve LDY406 gibi çeşitli yeni katkı maddeleri, pil empedansını azaltabilen ve yüksek sıcaklıkta depolama performansını önemli ölçüde artırabilen iyi etkilere sahiptir. Şekilde gösterildiği gibi.
