લિથિયમ બેટરીનું નીચું તાપમાન પ્રદર્શન

નીચા તાપમાનના વાતાવરણમાં, લિથિયમ-આયન બેટરીનું પ્રદર્શન આદર્શ નથી. જ્યારે સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી લિથિયમ-આયન બેટરીઓ -10 ° સે પર કામ કરે છે, ત્યારે તેમની મહત્તમ ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ ક્ષમતા અને ટર્મિનલ વોલ્ટેજ સામાન્ય તાપમાન [6] ની તુલનામાં નોંધપાત્ર રીતે ઘટશે, જ્યારે ડિસ્ચાર્જ તાપમાન -20 ° સે સુધી ઘટશે, ઉપલબ્ધ ક્ષમતામાં ઘટાડો થશે. ઓરડાના તાપમાને 25 ° સે પર પણ 1/3 સુધી ઘટાડી શકાય છે, જ્યારે ડિસ્ચાર્જ તાપમાન ઓછું હોય છે, ત્યારે કેટલીક લિથિયમ બેટરીઓ ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ પ્રવૃત્તિઓ પણ કરી શકતી નથી, "ડેડ બેટરી" સ્થિતિમાં પ્રવેશ કરે છે.

1, નીચા તાપમાને લિથિયમ-આયન બેટરીની લાક્ષણિકતાઓ
(1) મેક્રોસ્કોપિક
નીચા તાપમાને લિથિયમ-આયન બેટરીના લાક્ષણિક ફેરફારો નીચે મુજબ છે: તાપમાનના સતત ઘટાડા સાથે, ઓહ્મિક પ્રતિકાર અને ધ્રુવીકરણ પ્રતિકાર વિવિધ ડિગ્રીમાં વધે છે; લિથિયમ-આયન બેટરીનું ડિસ્ચાર્જ વોલ્ટેજ સામાન્ય તાપમાન કરતા ઓછું હોય છે. નીચા તાપમાને ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જ કરતી વખતે, તેનું ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ સામાન્ય તાપમાન કરતાં વધુ ઝડપથી વધે છે અથવા ઘટે છે, પરિણામે તેની મહત્તમ ઉપયોગ કરી શકાય તેવી ક્ષમતા અને શક્તિમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે.

(2) માઇક્રોસ્કોપિકલી
નીચા તાપમાને લિથિયમ-આયન બેટરીના પ્રભાવમાં ફેરફાર મુખ્યત્વે નીચેના મહત્વપૂર્ણ પરિબળોના પ્રભાવને કારણે છે. જ્યારે આજુબાજુનું તાપમાન -20 ℃ કરતા ઓછું હોય છે, ત્યારે પ્રવાહી ઇલેક્ટ્રોલાઇટ મજબૂત બને છે, તેની સ્નિગ્ધતા ઝડપથી વધે છે, અને તેની આયનીય વાહકતા ઘટે છે. હકારાત્મક અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રીમાં લિથિયમ આયનનો ફેલાવો ધીમો છે; લિથિયમ આયનનું વિસર્જન કરવું મુશ્કેલ છે, અને SEI ફિલ્મમાં તેનું પ્રસારણ ધીમું છે, અને ચાર્જ ટ્રાન્સફર અવબાધ વધે છે. લિથિયમ ડેંડ્રાઈટની સમસ્યા ખાસ કરીને નીચા તાપમાને જોવા મળે છે.

2, લિથિયમ-આયન બેટરીના નીચા તાપમાન પ્રદર્શનને ઉકેલવા માટે
નીચા તાપમાનના વાતાવરણને પહોંચી વળવા માટે નવી ઇલેક્ટ્રોલિટીક લિક્વિડ સિસ્ટમ ડિઝાઇન કરો; ટ્રાન્સમિશન સ્પીડને વેગ આપવા અને ટ્રાન્સમિશન અંતર ઘટાડવા માટે સકારાત્મક અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ સ્ટ્રક્ચરમાં સુધારો; અવરોધ ઘટાડવા માટે હકારાત્મક અને નકારાત્મક ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઇન્ટરફેસને નિયંત્રિત કરો.

(1) ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઉમેરણો
સામાન્ય રીતે, ફંક્શનલ એડિટિવ્સનો ઉપયોગ એ બેટરીના નીચા તાપમાનના પ્રભાવને સુધારવા અને આદર્શ SEI ફિલ્મ બનાવવામાં મદદ કરવા માટે સૌથી અસરકારક અને આર્થિક રીતો પૈકી એક છે. હાલમાં, એડિટિવ્સના મુખ્ય પ્રકારો આઇસોસાયનેટ આધારિત ઉમેરણો, સલ્ફર આધારિત ઉમેરણો, આયનીય પ્રવાહી ઉમેરણો અને અકાર્બનિક લિથિયમ મીઠું ઉમેરણો છે.

ઉદાહરણ તરીકે, ડાયમિથાઈલ સલ્ફાઈટ (ડીએમએસ) સલ્ફર આધારિત ઉમેરણો, યોગ્ય ઘટાડાની પ્રવૃત્તિ સાથે, અને કારણ કે તેના ઘટાડાના ઉત્પાદનો અને લિથિયમ આયન બંધન વિનાઇલ સલ્ફેટ (ડીટીડી) કરતા નબળા છે, કાર્બનિક ઉમેરણોના ઉપયોગને દૂર કરવાથી ઈન્ટરફેસ અવબાધમાં વધારો થશે, જે એક સંવર્ધનનું નિર્માણ કરશે. નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ ઇન્ટરફેસ ફિલ્મની વધુ સ્થિર અને સારી આયનીય વાહકતા. ડાયમેથાઈલ સલ્ફાઈટ (DMS) દ્વારા રજૂ કરાયેલા સલ્ફાઈટ એસ્ટર્સ ઉચ્ચ ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિર અને વિશાળ ઓપરેટિંગ તાપમાન શ્રેણી ધરાવે છે.

(2) ઇલેક્ટ્રોલાઇટનું દ્રાવક
પરંપરાગત લિથિયમ-આયન બેટરી ઇલેક્ટ્રોલાઇટ એ 1 મોલ લિથિયમ હેક્સાફ્લોરોફોસ્ફેટ (LiPF6) ને મિશ્ર દ્રાવકમાં ઓગળવાનું છે, જેમ કે EC, PC, VC, DMC, મિથાઇલ ઇથિલ કાર્બોનેટ (EMC) અથવા ડાયથાઇલ કાર્બોનેટ (DEC), જ્યાં તેની રચના દ્રાવક, ગલનબિંદુ, ડાઇલેક્ટ્રિક સતત, સ્નિગ્ધતા અને લિથિયમ મીઠું સાથે સુસંગતતા બેટરીના ઓપરેટિંગ તાપમાનને ગંભીર અસર કરશે. હાલમાં, વ્યાપારી ઈલેક્ટ્રોલાઈટ જ્યારે -20 ℃ અને તેનાથી નીચેના તાપમાનના વાતાવરણમાં લાગુ કરવામાં આવે ત્યારે ઘન થવું સરળ છે, નીચા ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ લિથિયમ સોલ્ટને અલગ પાડવું મુશ્કેલ બનાવે છે, અને સ્નિગ્ધતા ખૂબ વધારે છે જેથી બેટરી આંતરિક પ્રતિકાર અને નીચું બને. વોલ્ટેજ પ્લેટફોર્મ. લિથિયમ-આયન બેટરીઓ હાલના દ્રાવક ગુણોત્તરને ઑપ્ટિમાઇઝ કરીને વધુ સારું નીચા-તાપમાન પ્રદર્શન કરી શકે છે, જેમ કે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ફોર્મ્યુલેશનને ઑપ્ટિમાઇઝ કરીને (EC:PC:EMC=1:2:7) જેથી TiO2(B)/ ગ્રાફીન નેગેટિવ ઇલેક્ટ્રોડને A. -20℃ પર ~240 mA h g-1 ની ક્ષમતા અને 0.1 A g-1 વર્તમાન ઘનતા. અથવા નવા નીચા તાપમાનના ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલવન્ટ્સનો વિકાસ કરો. નીચા તાપમાને લિથિયમ-આયન બેટરીનું નબળું પ્રદર્શન મુખ્યત્વે ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રીમાં Li+ એમ્બેડિંગની પ્રક્રિયા દરમિયાન Li+ ના ધીમા વિસર્જન સાથે સંબંધિત છે. Li+ અને દ્રાવક પરમાણુઓ વચ્ચે ઓછી બંધનકર્તા ઊર્જા ધરાવતા પદાર્થો, જેમ કે 1, 3-dioxopentylene (DIOX), પસંદ કરી શકાય છે, અને નેનોસ્કેલ લિથિયમ ટાઇટેનેટનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી તરીકે બેટરી પરીક્ષણને એસેમ્બલ કરવા માટે કરવામાં આવે છે જેથી તેના ઘટાડેલા પ્રસાર ગુણાંકને વળતર મળે. અલ્ટ્રા-નીચા તાપમાને ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી, જેથી નીચા-તાપમાનની સારી કામગીરી પ્રાપ્ત કરી શકાય.

(3) લિથિયમ મીઠું
હાલમાં, વાણિજ્યિક LiPF6 આયન ઉચ્ચ વાહકતા ધરાવે છે, પર્યાવરણમાં ઉચ્ચ ભેજની જરૂરિયાતો, નબળી થર્મલ સ્થિરતા અને પાણીની પ્રતિક્રિયામાં HF જેવા ખરાબ વાયુઓ સલામતી માટે જોખમો પેદા કરવા માટે સરળ છે. લિથિયમ ડિફ્લુરોક્સાલેટ બોરેટ (LiODFB) દ્વારા ઉત્પાદિત નક્કર ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ફિલ્મ પૂરતી સ્થિર છે અને તે નીચા તાપમાનની કામગીરી અને ઉચ્ચ દરની કામગીરી ધરાવે છે. આ એટલા માટે છે કારણ કે LiODFB પાસે લિથિયમ ડાયોક્સાલેટ બોરેટ (LiBOB) અને LiBF4 બંનેના ફાયદા છે.

3. સારાંશ
લિથિયમ-આયન બેટરીનું નીચું તાપમાન પ્રદર્શન ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ જેવા ઘણા પાસાઓથી પ્રભાવિત થશે. ઇલેક્ટ્રોડ મટિરિયલ્સ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ જેવા બહુવિધ પરિપ્રેક્ષ્યોમાંથી વ્યાપક સુધારણા લિથિયમ-આયન બેટરીના ઉપયોગ અને વિકાસને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે, અને લિથિયમ બેટરીના ઉપયોગની સંભાવના સારી છે, પરંતુ વધુ સંશોધનમાં ટેક્નોલોજીને વિકસિત અને પૂર્ણ કરવાની જરૂર છે.