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低温18650低温性能改善容量高

2019-11-15

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离子电池以其高比能和功率密度、长循环寿命和环保等优点,在消费类电子产品、电动汽车和储能领域得到了广泛的应用。锂离子电池作为新能源汽车的动力源,在实际应用中仍然存在许多问题,如低温下能量密度明显降低,循环寿命也受到影响,严重限制了锂离子电池的规模。
目前,造成锂离子电池低温性能差的主要因素仍存在争议。然而,锂离子电池低温性能差的原因有三个:
1. 低温时,电解质粘度增加,电导率降低。
2. 电解液/电极边界膜阻抗和电荷转移阻抗增大。
3.锂离子在活性物质本体中的迁移率降低,导致电极极化率增加,低温充放电容量降低。
此外,在低温充电过程中,特别是在低温高速率充电时,负极会发生金属锂沉淀和沉积。沉积的金属锂容易与电解液发生不可逆反应,消耗大量电解液。同时,SEI膜的厚度进一步增大,导致电池负膜表面阻抗进一步增大,电池极化增强,这将对电池的低温造成很大的破坏。能源、循环寿命和安全性能。
本文从正极材料、电解质和负极材料三个方面系统地探讨了影响锂离子电池低温性能的主要因素,并提出了提高锂离子电池低温性能的有效方法。
一、阴极材料
负极材料是制造锂离子电池的关键材料之一。它的性能直接影响电池的性能。材料的结构对锂离子电池的低温性能有重要影响。
橄榄石结构的LiFePO4具有放电比容量高、放电平台稳定、结构稳定、循环性能好、原料丰富等优点。它是锂离子电池的主流阴极材料。而磷酸铁锂属于Pnma空间基团,P占据四面体位置,过渡金属M占据八面体位置,Li原子沿[010]轴沿一维方向形成迁移通道。这种一维离子通道使锂离子以单一的方式有序的被移除或嵌入,严重影响了锂离子在材料中的扩散能力。特别是在低温下,锂离子在体中的扩散进一步受阻,阻抗增大,极化更加严重,低温性能较差。
镍钴锰基LiNixCoyMn1-x-yO2是近年来发展起来的一种新型固溶材料。它具有类似LiCoO2的单相分层结构。该材料具有可逆比容量高、循环稳定性好、成本适中等优点。并成功地应用于动力电池领域,应用规模迅速发展。但仍有一些问题亟待解决,如电子导电性低、大倍率稳定性差,特别是随着镍含量的增加,材料的高低温性能变差。
富锂锰基阴极材料具有较高的放电比容量,有望成为下一代锂离子电池阴极材料。然而,有许多问题在富锂锰的实际应用:首次不可逆容量高,而且很容易从分层结构更改为尖晶石结构在充放电过程中,使得李的扩散通道+被过渡金属离子迁移,导致容量衰减严重,和可怜的离子和电子电导率,导致可怜的性能和低温性能。
提高阴极材料低温离子扩散性能的主要途径如下:
1. 导电性能优异的活性材料表面涂层可以提高阴极材料的界面电导率,降低界面阻抗,减少阴极材料与电解质的副反应,稳定材料结构。
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