Дүйнө жүзү боюнча электрдик унаалардын ылдам өнүгүшү менен, электр унааларынын базар көлөмү 2020-жылы 1 триллион долларга жетти жана келечекте жылына 20% дан ашык өсө берет.Ошондуктан, транспорттун негизги түрү катары электр унаалар, электр батарейкалар үчүн аткаруу талаптары барган сайын жогору болот, жана төмөнкү температура чөйрөлөрүндө электр батареянын иштешине батареянын чирип таасири этибарга алынбашы керек.Төмөн температуралуу чөйрөдө батареянын бузулушунун негизги себептери болуп төмөнкүлөр саналат: Биринчиден, төмөн температура батареянын кичинекей ички каршылыгына таасир этет, жылуулук диффузиялык аянты чоң жана батареянын ички каршылыгы жогорулайт.Экинчиден, аккумулятордун ичиндеги жана сыртындагы зарядды өткөрүү жөндөмдүүлүгү начар, батарейканын деформациясы жергиликтүү кайтарылгыс поляризация болгондо пайда болот.Үчүнчүдөн, электролиттин молекулярдык кыймылынын төмөнкү температурасы жай жана температура көтөрүлгөндө убагында диффузияланышы кыйын.Ошондуктан, төмөн температура батареянын бузулушу олуттуу, натыйжада батареянын иштешинин начарлашына алып келет.
1、Төмөн температурадагы батареянын технологиясынын абалы
Төмөнкү температурада даярдалган литий-иондук батарейкалардын техникалык жана материалдык аткаруу талаптары жогору.Төмөн температурадагы чөйрөдө литий-иондук батареянын иштешинин олуттуу начарлашы электролиттердин диффузиясынын кыйынчылыгына жана клетканын циклинин кыскарышына алып келген ички каршылыктын жогорулашына байланыштуу.Ошондуктан, төмөнкү температура электр батарея технологиясы боюнча изилдөө акыркы жылдары бир аз прогресске жетишти.Салттуу жогорку температурадагы литий-иондук батарейкалардын жогорку температуралык көрсөткүчтөрү начар, жана алардын иштөөсү төмөн температура шарттарында дагы эле туруксуз;төмөн температурадагы клеткалардын чоң көлөмү, аз кубаттуулугу жана төмөн температура циклинин начар иштеши;поляризация төмөнкү температурада жогорку температурага караганда бир кыйла күчтүү;төмөн температурада электролиттин илешкектүүлүгүнүн жогорулашы заряд/разряд циклинин санынын азайышына алып келет;клеткалардын коопсуздугунун төмөндөшү жана төмөнкү температурада батареянын иштөө мөөнөтүн кыскартуу;жана төмөнкү температурада колдонууда өндүрүмдүүлүктүн төмөндөшү.Мындан тышкары, төмөнкү температурада батареянын кыска мөөнөттүү иштөө мөөнөтү жана төмөнкү температурадагы клеткалардын коопсуздук тобокелдиктери электр батарейкаларынын коопсуздугу үчүн жаңы талаптарды койду.Ошондуктан, төмөнкү температуралуу чөйрөлөр үчүн туруктуу, коопсуз, ишенимдүү жана узак мөөнөттүү электр батарейка материалдарын иштеп чыгуу төмөнкү температурадагы литий-иондук батарейкалар боюнча изилдөөлөрдүн чордону болуп саналат.Азыркы учурда, бир нече төмөн температура литий-иондук батарея материалдар бар: (1) литий металл анод материалдар: литий металл, анткени анын жогорку химиялык туруктуулук, жогорку электр өткөрүмдүүлүк жана төмөнкү температура заряд жана разряд аткаруу үчүн электр унаалар көп колдонулат;(2) көмүртек анод материалдары, анткени алардын жакшы жылуулук каршылык, төмөнкү температура цикл аткаруу, төмөн электр өткөргүчтүгү жана төмөнкү температурада төмөнкү температура цикл өмүрү үчүн электр унаалар көп колдонулат;(3) көмүртек анод материалдары, анткени алардын жакшы жылуулук каршылык, төмөнкү температура цикл аткаруу, төмөн электр өткөрүмдүүлүк жана төмөнкү температура цикл өмүргө электр транспорт колдонулат.ичинде;(3) органикалык электролиттер төмөн температурада жакшы көрсөткүчкө ээ;(4) полимердик электролиттер: полимердик молекулярдык чынжырлар салыштырмалуу кыска жана жогорку жакындыкка ээ;(5) органикалык эмес материалдар: органикалык эмес полимерлер жакшы аткаруу параметрлери (өткөргүч) жана электролит активдүүлүгүнүн ортосунда жакшы шайкештикке ээ;(6) металл оксиддери азыраак;(7) органикалык эмес материалдар: органикалык эмес полимерлер, ж.б.
2、Төмөн температура чөйрөнүн литий батарейкага тийгизген таасири
Литий батарейкаларынын иштөө мөөнөтү негизинен разряд процессинен көз каранды, ал эми төмөн температура литий буюмдарынын өмүрүнө көбүрөөк таасир этүүчү фактор болуп саналат.Адатта, төмөнкү температура чөйрөсүндө, батареянын бети фазалык өзгөрүүгө дуушар болот, бул жер бетинин структурасына зыян келтирет, бул кубаттуулуктун жана клетканын кубаттуулугунун төмөндөшү менен коштолот.Жогорку температуралык шарттарда клеткада газ пайда болот, бул жылуулук диффузиясын тездетет;төмөн температурада газды өз убагында чыгаруу мүмкүн эмес, бул батарея суюктугунун фазалык алмашуусун тездетет;температура канчалык төмөн болсо, ошончолук көп газ пайда болот жана батарейка суюктугунун фазалык алмашуусу ошончолук жайыраак болот.Ошондуктан, батареянын ички материалдык өзгөртүү төмөн температура астында кескин жана татаал болуп саналат, ал эми батарея материалдын ичинде газдарды жана катуу заттарды пайда кылуу үчүн жеңил болот;ошол эле учурда, төмөнкү температура катод материалы менен электролиттин ортосундагы тилкеде кайтпас химиялык байланыштын үзүлүшү сыяктуу бир катар кыйратуучу реакцияларга алып келет;ал ошондой эле электролиттин өзүн-өзү монтаждоо жана цикл өмүрүн кыскартууга алып келет;литий-иондук зарядды электролитке өткөрүү жөндөмдүүлүгү төмөндөйт;заряддоо жана кубаттоо процесси литий-иондук зарядды өткөрүп берүү учурунда поляризация көрүнүшү, батареянын кубаттуулугунун бузулушу жана литий-иондук батарейкалардын циклинин өмүрүнө жана энергиянын тыгыздыгына жана башка функцияларга таасир этүүчү ички стрессти бошотуу сыяктуу бир катар чынжыр реакцияларын жаратат.Төмөн температурада температура канчалык төмөн болсо, батареянын бетиндеги редокс реакциясы, термикалык диффузия, клетканын ичиндеги фазалык өзгөрүү жана ал тургай толук бузулуу сыяктуу ар кандай кыйратуучу реакциялар ошончолук күчтүү жана татаал болот. өзүн-өзү монтаждоо, реакция ылдамдыгы канчалык жайыраак болсо, батареянын кубаттуулугу ошончолук олуттуу бузулат жана литий-ион зарядынын жогорку температурада миграция жөндөмү ошончолук начар болот.
3、 Төмөн температура литий батарейкасынын технологиясын изилдөө келечеги боюнча
Төмөн температурада чөйрөдө батареянын коопсуздугу, цикл өмүрү жана клетканын температурасынын туруктуулугу жабыркайт жана литий батарейкаларынын иштөө мөөнөтүнө төмөн температуранын таасирин этибарга албай коюуга болбойт.Азыркы учурда, диафрагма, электролит, оң жана терс электрод материалдарын жана башка ыкмаларды колдонуу менен төмөн температура электр батарея технологиясын изилдөө жана өнүктүрүү кээ бир ийгиликтерге жетишти.Келечекте, төмөнкү температурада литий батарея технологиясын өнүктүрүү төмөнкү аспектилерден жакшыртуу керек: (1) жогорку энергия тыгыздыгы менен литий батареянын материалдык системасын иштеп чыгуу, узак өмүр, аз алсыратуу, кичинекей өлчөмү жана төмөнкү температурада арзан баада. ;(2) структуралык долбоорлоо жана материалды даярдоо технологиясы аркылуу батареянын ички каршылыгын көзөмөлдөөнү үзгүлтүксүз жакшыртуу;(3) жогорку кубаттуулуктагы, арзан литий батарейка системасын иштеп чыгууда, көңүл электролит кошумчалары, литий-ион жана анод жана катод интерфейси жана ички активдүү материал жана башка негизги факторлор таасир төлөнүшү керек;(4) батареянын циклинин иштешин жакшыртуу (заряддоо жана разряддык өзгөчө энергия), төмөнкү температура чөйрөсүндө батареянын жылуулук туруктуулугун, литий батарейкаларынын төмөнкү температурадагы чөйрөдө коопсуздугун жана башка батареянын технологиясын өнүктүрүү багытында;(5) төмөн температура шарттарында жогорку коопсуздук көрсөткүчтөрүн, жогорку наркы жана арзан электр батарея системасын чечимдерди иштеп чыгуу;(6) төмөн температурадагы батарейка менен байланышкан өнүмдөрдү иштеп чыгуу жана аларды колдонууну жайылтуу;(7) жогорку өндүрүмдүүлүгү төмөн температурага туруктуу батарея материалдарын жана аппарат технологиясын иштеп чыгуу.
Албетте, жогорудагы изилдөө багыттарынан тышкары, төмөнкү температуранын шарттарында батареянын иштешин андан ары жакшыртуу, төмөнкү температурадагы батареялардын энергия тыгыздыгын жакшыртуу, төмөнкү температура чөйрөлөрүндө батареянын деградациясын азайтуу, батареянын иштөө мөөнөтүн узартуу жана башка изилдөөлөр боюнча көптөгөн изилдөө багыттары бар. прогресс;бирок андан да маанилүү маселе - жогорку өндүрүмдүүлүккө, жогорку коопсуздукка, арзан баага, жогорку диапазонго, узак мөөнөткө жана төмөн температура шарттарында батарейкаларды коммерциялаштырууга кантип жетишүү керек.
Посттун убактысы: 22-ноябрь-2022