ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ

ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ, ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಸೂಕ್ತವಲ್ಲ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸುವ ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು -10 ° C ನಲ್ಲಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವಾಗ, ಅವುಗಳ ಗರಿಷ್ಠ ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಮತ್ತು ಟರ್ಮಿನಲ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸಾಮಾನ್ಯ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ [6], ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ತಾಪಮಾನವು -20 ° C ಗೆ ಇಳಿದಾಗ, ಲಭ್ಯವಿರುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಕೊಠಡಿಯ ತಾಪಮಾನ 25 ° C ನಲ್ಲಿ 1/3 ಕ್ಕೆ ಇಳಿಸಬಹುದು, ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ತಾಪಮಾನವು ಕಡಿಮೆಯಾದಾಗ, ಕೆಲವು ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಚಟುವಟಿಕೆಗಳನ್ನು "ಡೆಡ್ ಬ್ಯಾಟರಿ" ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ.

1, ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು
(1) ಮ್ಯಾಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಕ್
ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ವಿಶಿಷ್ಟ ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಕೆಳಕಂಡಂತಿವೆ: ತಾಪಮಾನದ ನಿರಂತರ ಇಳಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ, ಓಹ್ಮಿಕ್ ಪ್ರತಿರೋಧ ಮತ್ತು ಧ್ರುವೀಕರಣ ಪ್ರತಿರೋಧವು ವಿವಿಧ ಡಿಗ್ರಿಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ; ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸಾಮಾನ್ಯ ತಾಪಮಾನಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ. ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡುವಾಗ, ಅದರ ಕಾರ್ಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸಾಮಾನ್ಯ ತಾಪಮಾನಕ್ಕಿಂತ ವೇಗವಾಗಿ ಏರುತ್ತದೆ ಅಥವಾ ಬೀಳುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಅದರ ಗರಿಷ್ಠ ಬಳಕೆಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹ ಇಳಿಕೆ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ.

(2) ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕವಾಗಿ
ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಕೆಳಗಿನ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶಗಳ ಪ್ರಭಾವದಿಂದಾಗಿ. ಸುತ್ತುವರಿದ ತಾಪಮಾನವು -20℃ ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾದಾಗ, ದ್ರವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವು ಘನೀಕರಿಸುತ್ತದೆ, ಅದರ ಸ್ನಿಗ್ಧತೆ ತೀವ್ರವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಅಯಾನಿಕ್ ವಾಹಕತೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಧನಾತ್ಮಕ ಮತ್ತು ಋಣಾತ್ಮಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನ್ ಪ್ರಸರಣ ನಿಧಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ; ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನು ಡಿಸಾಲ್ವೇಟ್ ಮಾಡುವುದು ಕಷ್ಟ, ಮತ್ತು SEI ಫಿಲ್ಮ್‌ನಲ್ಲಿ ಅದರ ಪ್ರಸರಣ ನಿಧಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಚಾರ್ಜ್ ವರ್ಗಾವಣೆ ಪ್ರತಿರೋಧವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಲಿಥಿಯಂ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ಸಮಸ್ಯೆಯು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ.

2, ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು
ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ವಾತಾವರಣವನ್ನು ಪೂರೈಸಲು ಹೊಸ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟಿಕ್ ದ್ರವ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿ; ಪ್ರಸರಣ ವೇಗವನ್ನು ವೇಗಗೊಳಿಸಲು ಮತ್ತು ಪ್ರಸರಣ ದೂರವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಧನಾತ್ಮಕ ಮತ್ತು ಋಣಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ರಚನೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಿ; ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಧನಾತ್ಮಕ ಮತ್ತು ಋಣಾತ್ಮಕ ಘನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಅನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಿ.

(1) ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು
ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳ ಬಳಕೆಯು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಮತ್ತು ಆದರ್ಶ SEI ಫಿಲ್ಮ್ ಅನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುವ ಅತ್ಯಂತ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಮತ್ತು ಆರ್ಥಿಕ ವಿಧಾನಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ, ಸೇರ್ಪಡೆಗಳ ಮುಖ್ಯ ವಿಧಗಳು ಐಸೊಸೈನೇಟ್ ಆಧಾರಿತ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು, ಸಲ್ಫರ್ ಆಧಾರಿತ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು, ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು ಮತ್ತು ಅಜೈವಿಕ ಲಿಥಿಯಂ ಉಪ್ಪು ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು.

ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಡೈಮಿಥೈಲ್ ಸಲ್ಫೈಟ್ (DMS) ಸಲ್ಫರ್ ಆಧಾರಿತ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು, ಸೂಕ್ತವಾದ ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸುವ ಚಟುವಟಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ, ಮತ್ತು ಅದರ ಕಡಿತ ಉತ್ಪನ್ನಗಳು ಮತ್ತು ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನ್ ಬೈಂಡಿಂಗ್ ವಿನೈಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ (DTD) ಗಿಂತ ದುರ್ಬಲವಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಸಾವಯವ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದು ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಋಣಾತ್ಮಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಫಿಲ್ಮ್ನ ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಥಿರ ಮತ್ತು ಉತ್ತಮ ಅಯಾನಿಕ್ ವಾಹಕತೆ. ಡೈಮಿಥೈಲ್ ಸಲ್ಫೈಟ್ (DMS) ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುವ ಸಲ್ಫೈಟ್ ಎಸ್ಟರ್‌ಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಸ್ಥಿರ ಮತ್ತು ವ್ಯಾಪಕ ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ತಾಪಮಾನದ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ.

(2) ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ದ್ರಾವಕ
ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವು 1 mol ಲಿಥಿಯಂ ಹೆಕ್ಸಾಫ್ಲೋರೋಫಾಸ್ಫೇಟ್ (LiPF6) ಅನ್ನು ಮಿಶ್ರ ದ್ರಾವಕಕ್ಕೆ ಕರಗಿಸುವುದು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ EC, PC, VC, DMC, ಮೀಥೈಲ್ ಈಥೈಲ್ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ (EMC) ಅಥವಾ ಡೈಥೈಲ್ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ (DEC), ಅಲ್ಲಿ ಸಂಯೋಜನೆ ದ್ರಾವಕ, ಕರಗುವ ಬಿಂದು, ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಸ್ಥಿರ, ಸ್ನಿಗ್ಧತೆ ಮತ್ತು ಲಿಥಿಯಂ ಉಪ್ಪಿನೊಂದಿಗೆ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಗಂಭೀರವಾಗಿ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ, ವಾಣಿಜ್ಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವು -20 ಡಿಗ್ರಿ ಮತ್ತು ಅದಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಪರಿಸರಕ್ಕೆ ಅನ್ವಯಿಸಿದಾಗ ಘನೀಕರಿಸಲು ಸುಲಭವಾಗಿದೆ, ಕಡಿಮೆ ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಸ್ಥಿರತೆಯು ಲಿಥಿಯಂ ಉಪ್ಪನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸಲು ಕಷ್ಟವಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಆಂತರಿಕ ಪ್ರತಿರೋಧ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಸ್ನಿಗ್ಧತೆಯು ತುಂಬಾ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವೇದಿಕೆ. ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ದ್ರಾವಕ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸುವ ಮೂಲಕ ಉತ್ತಮ ಕಡಿಮೆ-ತಾಪಮಾನದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಬಹುದು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಸೂತ್ರೀಕರಣವನ್ನು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸುವ ಮೂಲಕ (EC:PC:EMC=1:2:7) TiO2(B)/ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಋಣಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವು A ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. -20℃ ನಲ್ಲಿ ~240 mA h g-1 ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಮತ್ತು 0.1 A g-1 ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆ. ಅಥವಾ ಹೊಸ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ದ್ರಾವಕಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿ. ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಕಳಪೆ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ವಸ್ತುವಿನಲ್ಲಿ Li+ ಎಂಬೆಡಿಂಗ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ Li+ ನ ನಿಧಾನಗತಿಯ ಕರಗುವಿಕೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ. Li+ ಮತ್ತು ದ್ರಾವಕ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಕಡಿಮೆ ಬಂಧಕ ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ 1, 3-ಡಯೋಕ್ಸೊಪೆಂಟಿಲೀನ್ (DIOX) ನಂತಹ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಬಹುದು, ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್ ಲಿಥಿಯಂ ಟೈಟನೇಟ್ ಅನ್ನು ಬ್ಯಾಟರಿ ಪರೀಕ್ಷೆಯನ್ನು ಜೋಡಿಸಲು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ವಸ್ತುವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ವಸ್ತು, ಉತ್ತಮ ಕಡಿಮೆ-ತಾಪಮಾನದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು.

(3) ಲಿಥಿಯಂ ಉಪ್ಪು
ಪ್ರಸ್ತುತ, ವಾಣಿಜ್ಯ LiPF6 ಅಯಾನು ಹೆಚ್ಚಿನ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತೇವಾಂಶದ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳು, ಕಳಪೆ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ನೀರಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ HF ನಂತಹ ಕೆಟ್ಟ ಅನಿಲಗಳು ಸುರಕ್ಷತೆಯ ಅಪಾಯಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುವುದು ಸುಲಭ. ಲಿಥಿಯಂ ಡಿಫ್ಲೋರಾಕ್ಸಲೇಟ್ ಬೋರೇಟ್ (LiODFB) ನಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಘನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಸಾಕಷ್ಟು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಉತ್ತಮ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ದರದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಏಕೆಂದರೆ LiODFB ಲಿಥಿಯಂ ಡೈಆಕ್ಸಲೇಟ್ ಬೋರೇಟ್ (LiBOB) ಮತ್ತು LiBF4 ಎರಡರ ಅನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

3. ಸಾರಾಂಶ
ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ಗಳಂತಹ ಅನೇಕ ಅಂಶಗಳಿಂದ ಪ್ರಭಾವಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ಗಳಂತಹ ಬಹು ದೃಷ್ಟಿಕೋನಗಳಿಂದ ಸಮಗ್ರ ಸುಧಾರಣೆಯು ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ನಿರೀಕ್ಷೆಯು ಉತ್ತಮವಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಬೇಕು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಶೋಧನೆಯಲ್ಲಿ ಪರಿಪೂರ್ಣಗೊಳಿಸಬೇಕಾಗಿದೆ.