Dengan pesatnya perkembangan kendaraan listrik di seluruh dunia, ukuran pasar kendaraan listrik telah mencapai $1 triliun pada tahun 2020 dan akan terus tumbuh dengan laju lebih dari 20% per tahun di masa depan.Oleh karena itu, kendaraan listrik sebagai moda transportasi utama, persyaratan kinerja baterai listrik akan semakin tinggi, dan dampak pembusukan baterai terhadap kinerja baterai listrik di lingkungan bersuhu rendah tidak boleh diabaikan.Alasan utama pembusukan baterai di lingkungan bersuhu rendah adalah: Pertama, suhu rendah mempengaruhi resistansi internal baterai yang kecil, area difusi termal yang besar, dan resistansi internal baterai meningkat.Kedua, kapasitas transfer muatan baterai di dalam dan di luar buruk, deformasi baterai akan terjadi ketika polarisasi lokal yang tidak dapat diubah.Ketiga, pergerakan molekul elektrolit pada suhu rendah lambat dan sulit berdifusi pada saat suhu naik.Oleh karena itu, kerusakan baterai pada suhu rendah merupakan hal yang serius, sehingga mengakibatkan penurunan kinerja baterai yang serius.
1、Status teknologi baterai suhu rendah
Persyaratan kinerja teknis dan material baterai daya lithium-ion yang disiapkan pada suhu rendah tergolong tinggi.Penurunan kinerja yang serius pada baterai daya lithium-ion di lingkungan bersuhu rendah disebabkan oleh peningkatan resistansi internal, yang menyebabkan kesulitan difusi elektrolit dan memperpendek umur siklus sel.Oleh karena itu, penelitian tentang teknologi baterai berdaya suhu rendah telah mengalami beberapa kemajuan dalam beberapa tahun terakhir.Baterai lithium-ion suhu tinggi tradisional memiliki kinerja suhu tinggi yang buruk, dan kinerjanya masih tidak stabil dalam kondisi suhu rendah;sel suhu rendah dalam jumlah besar, kapasitas rendah, dan kinerja siklus suhu rendah yang buruk;polarisasi secara signifikan lebih kuat pada suhu rendah dibandingkan pada suhu tinggi;peningkatan viskositas elektrolit pada suhu rendah menyebabkan penurunan jumlah siklus pengisian/pengosongan;berkurangnya keamanan sel dan berkurangnya masa pakai baterai pada suhu rendah;dan penurunan kinerja saat digunakan pada suhu rendah.Selain itu, siklus hidup baterai yang pendek pada suhu rendah dan risiko keamanan sel bersuhu rendah telah mengajukan persyaratan baru untuk keamanan daya baterai.Oleh karena itu, pengembangan material baterai berdaya tahan lama, stabil, aman, dan tahan lama untuk lingkungan bersuhu rendah menjadi fokus penelitian baterai lithium-ion bersuhu rendah.Saat ini, terdapat beberapa bahan baterai litium-ion suhu rendah: (1) bahan anoda logam litium: logam litium banyak digunakan pada kendaraan listrik karena stabilitas kimianya yang tinggi, konduktivitas listrik yang tinggi, serta kinerja pengisian dan pengosongan suhu rendah;(2) bahan anoda karbon banyak digunakan pada kendaraan listrik karena ketahanan panasnya yang baik, kinerja siklus suhu rendah, konduktivitas listrik rendah, dan umur siklus suhu rendah pada suhu rendah;(3) bahan anoda karbon banyak digunakan pada kendaraan listrik karena ketahanan panasnya yang baik, kinerja siklus suhu rendah, konduktivitas listrik rendah, dan umur siklus suhu rendah.di dalam;(3) elektrolit organik memiliki kinerja yang baik pada suhu rendah;(4) elektrolit polimer: rantai molekul polimer relatif pendek dan memiliki afinitas tinggi;(5) bahan anorganik: polimer anorganik memiliki parameter kinerja (konduktivitas) yang baik dan kompatibilitas yang baik antara aktivitas elektrolit;(6) oksida logam lebih sedikit;(7) bahan anorganik: polimer anorganik, dll.
2, Pengaruh lingkungan suhu rendah pada baterai litium
Masa pakai baterai litium bergantung terutama pada proses pengosongan, sedangkan suhu rendah merupakan faktor yang memiliki dampak lebih besar pada masa pakai produk litium.Biasanya, pada lingkungan bersuhu rendah, permukaan baterai akan mengalami perubahan fasa yang menyebabkan kerusakan struktur permukaan, disertai penurunan kapasitas dan kapasitas sel.Dalam kondisi suhu tinggi, gas dihasilkan di dalam sel, yang akan mempercepat difusi termal;di bawah suhu rendah, gas tidak dapat habis tepat waktu, sehingga mempercepat perubahan fasa cairan baterai;semakin rendah suhunya, semakin banyak gas yang dihasilkan dan semakin lambat perubahan fasa cairan baterai.Oleh karena itu, perubahan material internal baterai menjadi lebih drastis dan kompleks pada suhu rendah, serta lebih mudah menghasilkan gas dan padatan di dalam material baterai;pada saat yang sama, suhu rendah akan menyebabkan serangkaian reaksi destruktif seperti putusnya ikatan kimia yang tidak dapat diubah lagi pada antarmuka antara bahan katoda dan elektrolit;hal ini juga akan menyebabkan berkurangnya perakitan elektrolit dan umur siklus;kemampuan transfer muatan ion litium ke elektrolit akan berkurang;proses pengisian dan pengosongan akan menyebabkan serangkaian reaksi berantai seperti fenomena polarisasi selama transfer muatan lithium ion, penurunan kapasitas baterai dan pelepasan tegangan internal, yang mempengaruhi siklus hidup dan kepadatan energi baterai lithium ion dan fungsi lainnya.Semakin rendah suhu pada suhu rendah, semakin intens dan kompleks berbagai reaksi destruktif seperti reaksi redoks pada permukaan baterai, difusi termal, perubahan fasa di dalam sel bahkan kehancuran total yang pada gilirannya akan memicu serangkaian reaksi berantai seperti elektrolit. perakitan mandiri, semakin lambat kecepatan reaksi, semakin serius penurunan kapasitas baterai, dan semakin buruk kemampuan migrasi muatan ion litium pada suhu tinggi.
3[UNK] Suhu rendah terhadap kemajuan prospek penelitian teknologi baterai litium
Di lingkungan bersuhu rendah, keamanan, masa pakai baterai, dan stabilitas suhu sel baterai akan terpengaruh, dan dampak suhu rendah terhadap masa pakai baterai litium tidak dapat diabaikan.Saat ini, penelitian dan pengembangan teknologi baterai berdaya suhu rendah menggunakan bahan diafragma, elektrolit, elektroda positif dan negatif, serta metode lainnya telah mengalami beberapa kemajuan.Kedepannya, pengembangan teknologi baterai lithium suhu rendah harus ditingkatkan dari aspek-aspek berikut: (1) pengembangan sistem material baterai lithium dengan kepadatan energi tinggi, umur panjang, redaman rendah, ukuran kecil dan biaya rendah pada suhu rendah ;(2) peningkatan berkelanjutan dalam pengendalian resistansi internal baterai melalui desain struktural dan teknologi persiapan material;(3) dalam pengembangan sistem baterai litium berkapasitas tinggi dan berbiaya rendah, perhatian harus diberikan pada aditif elektrolit, ion litium dan antarmuka anoda dan katoda serta bahan aktif internal dan pengaruh faktor kunci lainnya;(4) meningkatkan kinerja siklus baterai (pengisian dan pengosongan energi spesifik), stabilitas termal baterai di lingkungan bersuhu rendah, keamanan baterai lithium di lingkungan bersuhu rendah dan arah pengembangan teknologi baterai lainnya;(5) mengembangkan kinerja keselamatan tinggi, solusi sistem baterai daya berbiaya tinggi dan berbiaya rendah dalam kondisi suhu rendah;(6) mengembangkan produk terkait baterai bersuhu rendah dan mempromosikan penerapannya;(7) mengembangkan bahan baterai dan teknologi perangkat tahan suhu rendah berkinerja tinggi.
Tentunya selain arahan penelitian di atas, terdapat juga banyak arahan penelitian untuk lebih meningkatkan kinerja baterai dalam kondisi suhu rendah, meningkatkan kepadatan energi baterai bersuhu rendah, mengurangi degradasi baterai di lingkungan bersuhu rendah, memperpanjang masa pakai baterai dan penelitian lainnya. kemajuan;tetapi masalah yang lebih penting adalah bagaimana mencapai komersialisasi baterai dengan kinerja tinggi, keamanan tinggi, biaya rendah, jangkauan tinggi, umur panjang dan biaya rendah dalam kondisi suhu rendah saat ini. Penelitian perlu fokus pada terobosan dan pemecahan masalah.
Waktu posting: 22 November 2022