Qu'est-ce que la technologie basse température des batteries Li-ion ?

Qu'est-ce que la technologie basse température des batteries Li-ion ? – Amélioration des matériaux

26 Aug 2021

EverExceed a récemment introduit une nouvelle technologie de basse température Batterie au lithium fer phosphate Cette batterie peut être chargée même à des températures inférieures à 0 °C et négatives. Une série de cinq articles techniques détaillera cette technologie révolutionnaire. Cet article est consacré à l'amélioration des matériaux utilisés pour la batterie au lithium basse température.

Amélioration des matériaux :

Introduction:

Dans les deux premiers articles, nous avons abordé les notions de « performance » et de « principe ». Dans cet article, nous allons parler de l'amélioration des performances à basse température.

Avant d'aborder l'amélioration des matériaux, examinons le processus de charge d'une batterie lithium-ion, qui se divise en quatre étapes :

1) Les ions lithium sont désintercalés des particules positives et pénètrent dans l'électrolyte.

2) Transfert d'ions lithium dans l'électrolyte

3) Les ions lithium entrent en contact avec l'électrode négative à travers le film SEI

4) Intercalation et diffusion des ions lithium dans l'électrode négative

Le contenu relatif à l'amélioration des matériaux qui sera abordé ensuite dans cet article est également développé point par point à partir des quatre points précédents.

— Les ions lithium sont désintercalés des particules positives et pénètrent dans l'électrolyte.

Il s'agit de l'étape initiale du mouvement des ions lithium lors du processus de charge, et c'est également l'étape la plus simple et la moins résistante des quatre. La résistance à la désinsertion des ions lithium de la cathode dépend principalement de la structure du matériau cathodique. Le cobaltate de lithium possède une structure lamellaire, permettant aux ions lithium de s'insérer et de se désinsérer librement par l'avant, l'arrière, la gauche et la droite. Par conséquent, il présente de bonnes performances même à basse température. La structure moléculaire du cobaltate de lithium est représentée ci-dessous :

Comparé à l'oxyde de lithium-cobalt en couches, le phosphate de fer lithié possède une structure d'olivine. Dans cette structure, les ions PO₄ limitent les variations de volume du réseau cristallin, ce qui augmente l'impédance d'intercalation et de désintercalation des ions lithium et explique ses performances relativement inférieures à celles de l'oxyde de lithium-cobalt à celles du phosphate de fer lithié.

De plus, pour les particules de matériau actif, plus elles sont petites, plus le trajet de migration des ions lithium est court. À température ambiante, en raison de la diffusion rapide des ions lithium, l'influence de la taille des particules sur la capacité est peu marquée. En revanche, à basse température, les avantages des matériaux à petites particules deviennent significatifs. Les résultats comparatifs de la capacité de particules d'un même matériau à différentes températures sont présentés ci-dessous :

L'ion lithium est extrait de la cathode avec un minimum d'obstacles et rejoint l'électrolyte. Dans l'électrolyte, le degré d'obstacle dépend de sa conductivité ionique à basse température. Afin de garantir les performances de l'électrolyte à basse température, la teneur en solvant à point de fusion élevé (EC, 39-40 °C) doit être réduite, généralement de 15 à 25 %. On peut ajouter du PC à bas point de fusion (-48,8 °C), mais des additifs filmogènes doivent être ajoutés simultanément pour éviter le décollement de la couche de graphite induit par le PC. Le schéma est présenté ci-dessous :

Une conductivité ionique élevée est la configuration standard des électrolytes basse température, mais une conductivité ionique élevée à température ambiante n'implique pas nécessairement de meilleures performances à basse température. L'enjeu principal est de garantir la conductivité ionique à basse température. Celle-ci est déterminée par la constante diélectrique et la viscosité. La constante diélectrique correspond à la quantité d'ions Li⁺ à l'état libre pour une même concentration en sel de lithium. Naturellement, plus elle est élevée, mieux c'est. La viscosité correspond à la résistance au transfert des ions Li⁺. Naturellement, plus cette résistance est faible, mieux c'est.

Conclusion:

Pour répondre aux exigences des pays froids où vous avez besoin de fiabilité solution de stockage d'énergie Pour les applications extérieures, les ingénieurs recherche et développement d'EverExceed ont longtemps travaillé à la mise au point d'une solution adaptée, aboutissant ainsi à cette nouvelle technologie. Pour vos solutions de stockage d'énergie à basse température, choisissez EverExceed : la fiabilité est garantie.

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