Ibilgailu elektrikoen garapen azkarrarekin mundu osoan, ibilgailu elektrikoen merkatuaren tamaina bilioi dolarrekoa izan da 2020an eta etorkizunean urtean % 20 baino gehiago hazten jarraituko du.Hori dela eta, ibilgailu elektrikoak garraiobide nagusi gisa, potentziako baterien errendimendu-eskakizunak gero eta altuagoak izango dira eta bateriaren desintegrazioaren eragina tenperatura baxuko inguruneetan bateriaren errendimenduan ez da alde batera utzi behar.Tenperatura baxuko inguruneetan bateria usteltzearen arrazoi nagusiak hauek dira: Lehenik eta behin, tenperatura baxuak bateriaren barne-erresistentzia txikiari eragiten dio, difusio termikoaren eremua handia da eta bateriaren barne-erresistentzia handitzen da.Bigarrenik, karga transferitzeko ahalmenaren barruan eta kanpoan bateria eskasa da, bateriaren deformazioa tokiko polarizazio itzulezina denean gertatuko da.Hirugarrenik, elektrolito molekularraren mugimenduaren tenperatura baxua motela eta zaila da denboran hedatzen tenperatura igotzen denean.Hori dela eta, tenperatura baxuko bateriaren usteltzea larria da, eta ondorioz bateriaren errendimenduaren hondatze larria da.
1、Tenperatura baxuko bateria teknologiaren egoera
Tenperatura baxuetan prestatutako litio-ioizko baterien errendimendu teknikoak eta materialak altuak dira.Tenperatura baxuko ingurunean litio-ioizko bateriaren errendimenduaren degradazio larria barne-erresistentzia handitzearen ondorioz gertatzen da, eta horrek elektrolitoen hedapenaren zailtasuna dakar eta zelula-zikloaren bizitza laburtu egiten du.Hori dela eta, tenperatura baxuko bateriaren teknologiari buruzko ikerketak aurrerapen batzuk egin ditu azken urteotan.Tenperatura altuko litio-ioizko bateria tradizionalek tenperatura altuko errendimendu eskasa dute, eta haien errendimendua oraindik ezegonkorra da tenperatura baxuko baldintzetan;tenperatura baxuko zelulen bolumen handia, gaitasun baxua eta tenperatura baxuko zikloaren errendimendu eskasa;polarizazioa nabarmen handiagoa da tenperatura baxuan tenperatura altuan baino;Tenperatura baxuan elektrolitoaren biskositatea handitzeak karga/deskarga zikloen kopurua murriztea dakar;zelulen segurtasuna murriztu eta bateriaren iraupena murriztea tenperatura baxuan;eta tenperatura baxuan erabiltzean errendimendu murriztua.Gainera, bateriak tenperatura baxuan duen ziklo-bizitza laburrak eta tenperatura baxuko zelulen segurtasun-arriskuek energia-baterien segurtasunerako baldintza berriak jarri dituzte.Hori dela eta, tenperatura baxuko inguruneetarako potentziarako bateria material egonkor, seguru, fidagarri eta iraupen luzeko garapena da tenperatura baxuko litio-ioizko bateriei buruzko ikerketaren ardatza.Gaur egun, tenperatura baxuko litio-ioizko bateriaren hainbat material daude: (1) litio metalezko anodoen materialak: litio metala oso erabilia da ibilgailu elektrikoetan, egonkortasun kimiko handiagatik, eroankortasun elektriko handiagatik eta tenperatura baxuko karga eta deskarga errendimenduagatik;(2) karbono anodoko materialak oso erabiliak dira ibilgailu elektrikoetan, beroarekiko erresistentzia ona, tenperatura baxuko zikloaren errendimendua, eroankortasun elektriko baxua eta tenperatura baxuko zikloaren bizitza tenperatura baxuetan direlako;(3) karbono anodoko materialak oso erabiliak dira ibilgailu elektrikoetan, beroarekiko erresistentzia ona, tenperatura baxuko zikloaren errendimendua, eroankortasun elektriko baxua eta tenperatura baxuko zikloaren bizitzagatik.in;(3) elektrolito organikoek errendimendu ona dute tenperatura baxuan;(4) polimero elektrolitoak: polimero-kate molekularrak nahiko laburrak dira eta afinitate handia dute;(5) material ez-organikoak: polimero ez-organikoek errendimendu-parametro onak (eroankortasuna) eta elektrolitoen jardueraren arteko bateragarritasun ona dituzte;(6) metal oxidoak gutxiago dira;(7) material ez-organikoak: polimero ez-organikoak, etab.
2 、 Tenperatura baxuko ingurunearen eragina litiozko baterian
Litiozko baterien ziklo-bizitza deskarga-prozesuaren araberakoa da batez ere, eta tenperatura baxua litio-produktuen bizitzan eragin handiagoa duen faktorea da.Normalean, tenperatura baxuko ingurunean, bateriaren gainazalak fase aldaketa jasango du gainazaleko egituraren kalteak eraginez, ahalmena eta zelulen ahalmena murriztearekin batera.Tenperatura altuko baldintzetan, gasa sortzen da zelulan, eta horrek difusio termikoa azkartuko du;tenperatura baxuan, gasa ezin da denboran deskargatu, bateriaren likidoaren fase-aldaketa azkartuz;zenbat eta tenperatura baxuagoa izan, orduan eta gas gehiago sortzen da eta bateriaren likidoaren fase-aldaketa motelagoa da.Hori dela eta, bateriaren barne-material-aldaketa zorrotzagoa eta konplexuagoa da tenperatura baxuan, eta errazagoa da bateriaren materialaren barruan gasak eta solidoak sortzea;aldi berean, tenperatura baxuak erreakzio suntsitzaile batzuk ekarriko ditu, hala nola, lotura kimiko itzulezina haustea katodoaren materialaren eta elektrolitoaren arteko interfazean;elektrolitoen auto-muntaketa eta ziklo-bizitza murriztea ere ekarriko du;elektrolitoari litio ioi karga transferitzeko gaitasuna murriztuko da;kargatzeko eta deskargatzeko prozesuak kate-erreakzio sorta bat eragingo du, hala nola, polarizazio-fenomenoa litio-ioiaren karga-transferentzian, bateriaren ahalmenaren gainbehera eta barneko estresaren askapena, eta horrek litio-ioizko baterien ziklo-bizitzan eta energia-dentsitatean eragiten du eta beste funtzio batzuetan.Tenperatura baxuan zenbat eta baxuagoa izan, orduan eta biziagoak eta konplexuagoak diren erreakzio suntsitzaile desberdinak, hala nola bateriaren gainazalean erredox erreakzioa, difusio termikoa, zelula barruko fase-aldaketa eta suntsipen osoa, aldi berean, kate-erreakzio sorta bat eragingo dute, hala nola elektrolitoa. auto-muntatzea, zenbat eta motelagoa izan erreakzio-abiadura, orduan eta larriagoa izango da bateriaren ahalmenaren gainbehera, eta orduan eta eskasagoa da litio ioiaren karga migratzeko gaitasuna tenperatura altuan.
3、 Tenperatura baxua litiozko bateriaren teknologiaren ikerketen aurrerapenetan
Tenperatura baxuko ingurunean, bateriaren segurtasuna, zikloaren bizitza eta zelula-tenperaturaren egonkortasuna eragingo dute, eta ezin da alde batera utzi tenperatura baxuaren eragina litiozko baterien bizitzan.Gaur egun, tenperatura baxuko bateriaren teknologiaren ikerketak eta garapenak diafragma, elektrolitoa, elektrodo positibo eta negatiboko materialak eta beste metodo batzuekin aurrera egin du.Etorkizunean, tenperatura baxuko litiozko baterien teknologiaren garapena alderdi hauetatik hobetu beharko litzateke: (1) litiozko bateriaren material sistemaren garapena energia dentsitate handiko, bizitza luzeko, atenuazio txikiko, tamaina txikiko eta tenperatura baxuko kostu baxuarekin. ;(2) bateriaren barne-erresistentzia kontrolaren etengabeko hobekuntza egiturazko diseinuaren eta materiala prestatzeko teknologiaren bidez;(3) gaitasun handiko eta kostu baxuko litiozko bateria sistemaren garapenean, arreta jarri behar da elektrolito gehigarriei, litio ioi eta anodo eta katodoen interfazeari eta barneko material aktiboari eta beste faktore gakoei eragiten dietenak;(4) hobetu bateriaren zikloaren errendimendua (karga eta deskargatutako energia espezifikoa), bateriaren egonkortasun termikoa tenperatura baxuko ingurunean, litiozko baterien segurtasuna tenperatura baxuko ingurunean eta beste bateriaren teknologiaren garapenaren norabidea;(5) segurtasun-errendimendu handiko, kostu handiko eta kostu baxuko bateria-sistemaren konponbideak garatzea tenperatura baxuko baldintzetan;(6) tenperatura baxuko bateriarekin lotutako produktuak garatzea eta horien aplikazioa sustatzea;(7) errendimendu handiko tenperatura baxuko bateriaren materialak eta gailuen teknologia garatzea.
Jakina, goiko ikerketa-jarraibideez gain, ikerketa-lerro asko daude bateriaren errendimendua gehiago hobetzeko tenperatura baxuko baldintzetan, tenperatura baxuko baterien energia-dentsitatea hobetzeko, bateriaren degradazioa murrizteko tenperatura baxuko inguruneetan, bateriaren iraupena luzatzeko eta beste ikerketa batzuk. aurrerapena;baina gai garrantzitsuena da nola lortu errendimendu handia, segurtasun handia, kostu baxua, gama handia, bizitza luzea eta kostu baxuko baterien merkaturatzea tenperatura baxuko baldintzetan egungoa. Ikerketak arazoa apurtzea eta konpontzera bideratu behar du.
Argitalpenaren ordua: 2022-11-22