లిథియం బ్యాటరీల తక్కువ ఉష్ణోగ్రత పనితీరు

తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వాతావరణంలో, లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ పనితీరు అనువైనది కాదు. సాధారణంగా ఉపయోగించే లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు -10 ° C వద్ద పని చేసినప్పుడు, వాటి గరిష్ట ఛార్జ్ మరియు ఉత్సర్గ సామర్థ్యం మరియు టెర్మినల్ వోల్టేజ్ సాధారణ ఉష్ణోగ్రతతో పోలిస్తే గణనీయంగా తగ్గుతుంది [6], ఉత్సర్గ ఉష్ణోగ్రత -20 ° Cకి పడిపోయినప్పుడు, అందుబాటులో ఉన్న సామర్థ్యం గది ఉష్ణోగ్రత 25 ° C వద్ద కూడా 1/3కి తగ్గించబడుతుంది, ఉత్సర్గ ఉష్ణోగ్రత తక్కువగా ఉన్నప్పుడు, కొన్ని లిథియం బ్యాటరీలు "డెడ్ బ్యాటరీ" స్థితిలోకి ప్రవేశించి కార్యకలాపాలను కూడా ఛార్జ్ చేయలేవు మరియు విడుదల చేయలేవు.

1, తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల లక్షణాలు
(1) మాక్రోస్కోపిక్
తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ యొక్క లక్షణ మార్పులు క్రింది విధంగా ఉన్నాయి: ఉష్ణోగ్రత యొక్క నిరంతర క్షీణతతో, ఓహ్మిక్ నిరోధకత మరియు ధ్రువణ నిరోధకత వివిధ డిగ్రీలలో పెరుగుతుంది; లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ యొక్క డిచ్ఛార్జ్ వోల్టేజ్ సాధారణ ఉష్ణోగ్రత కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జింగ్ చేసినప్పుడు, దాని ఆపరేటింగ్ వోల్టేజ్ సాధారణ ఉష్ణోగ్రత కంటే వేగంగా పెరుగుతుంది లేదా పడిపోతుంది, దీని ఫలితంగా గరిష్టంగా ఉపయోగించగల సామర్థ్యం మరియు శక్తి గణనీయంగా తగ్గుతుంది.

(2) సూక్ష్మదర్శిని
తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల పనితీరు మార్పులు ప్రధానంగా క్రింది ముఖ్యమైన కారకాల ప్రభావం కారణంగా ఉంటాయి. పరిసర ఉష్ణోగ్రత -20℃ కంటే తక్కువగా ఉన్నప్పుడు, ద్రవ ఎలక్ట్రోలైట్ ఘనీభవిస్తుంది, దాని స్నిగ్ధత తీవ్రంగా పెరుగుతుంది మరియు దాని అయానిక్ వాహకత తగ్గుతుంది. సానుకూల మరియు ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థాలలో లిథియం అయాన్ వ్యాప్తి నెమ్మదిగా ఉంటుంది; లిథియం అయాన్ డిసోల్వేట్ చేయడం కష్టం, మరియు SEI ఫిల్మ్‌లో దాని ప్రసారం నెమ్మదిగా ఉంటుంది మరియు ఛార్జ్ ట్రాన్స్‌ఫర్ ఇంపెడెన్స్ పెరుగుతుంది. లిథియం డెండ్రైట్ సమస్య ముఖ్యంగా తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద ప్రముఖంగా ఉంటుంది.

2, లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల తక్కువ ఉష్ణోగ్రత పనితీరును పరిష్కరించడానికి
తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వాతావరణానికి అనుగుణంగా కొత్త విద్యుద్విశ్లేషణ ద్రవ వ్యవస్థను రూపొందించండి; ప్రసార వేగాన్ని వేగవంతం చేయడానికి మరియు ప్రసార దూరాన్ని తగ్గించడానికి సానుకూల మరియు ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ నిర్మాణాన్ని మెరుగుపరచండి; ఇంపెడెన్స్‌ను తగ్గించడానికి సానుకూల మరియు ప్రతికూల ఘన ఎలక్ట్రోలైట్ ఇంటర్‌ఫేస్‌ను నియంత్రించండి.

(1) ఎలక్ట్రోలైట్ సంకలనాలు
సాధారణంగా, బ్యాటరీ యొక్క తక్కువ ఉష్ణోగ్రత పనితీరును మెరుగుపరచడానికి మరియు ఆదర్శవంతమైన SEI ఫిల్మ్‌ను రూపొందించడంలో సహాయపడటానికి ఫంక్షనల్ సంకలనాలను ఉపయోగించడం అత్యంత ప్రభావవంతమైన మరియు ఆర్థిక మార్గాలలో ఒకటి. ప్రస్తుతం, సంకలితాలలో ప్రధాన రకాలు ఐసోసైనేట్ ఆధారిత సంకలనాలు, సల్ఫర్ ఆధారిత సంకలనాలు, అయానిక్ ద్రవ సంకలనాలు మరియు అకర్బన లిథియం ఉప్పు సంకలనాలు.

ఉదాహరణకు, డైమెథైల్ సల్ఫైట్ (DMS) సల్ఫర్ ఆధారిత సంకలనాలు, తగిన తగ్గింపు చర్యతో, మరియు దాని తగ్గింపు ఉత్పత్తులు మరియు లిథియం అయాన్ బైండింగ్ వినైల్ సల్ఫేట్ (DTD) కంటే బలహీనంగా ఉన్నందున, సేంద్రీయ సంకలితాల వినియోగాన్ని తగ్గించడం ద్వారా ఇంటర్‌ఫేస్ ఇంపెడెన్స్‌ను పెంచుతుంది. ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ ఇంటర్‌ఫేస్ ఫిల్మ్ యొక్క మరింత స్థిరమైన మరియు మెరుగైన అయానిక్ వాహకత. డైమిథైల్ సల్ఫైట్ (DMS) ద్వారా ప్రాతినిధ్యం వహించే సల్ఫైట్ ఎస్టర్లు అధిక విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం మరియు విస్తృత ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత పరిధిని కలిగి ఉంటాయి.

(2) ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క ద్రావకం
సాంప్రదాయ లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ ఎలక్ట్రోలైట్ అనేది 1 మోల్ లిథియం హెక్సాఫ్లోరోఫాస్ఫేట్ (LiPF6)ని EC, PC, VC, DMC, మిథైల్ ఇథైల్ కార్బోనేట్ (EMC) లేదా డైథైల్ కార్బోనేట్ (DEC) వంటి మిశ్రమ ద్రావకంలో కరిగించడం. ద్రావకం, ద్రవీభవన స్థానం, విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం, స్నిగ్ధత మరియు లిథియం ఉప్పుతో అనుకూలత బ్యాటరీ యొక్క ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రతను తీవ్రంగా ప్రభావితం చేస్తుంది. ప్రస్తుతం, కమర్షియల్ ఎలక్ట్రోలైట్ -20℃ మరియు అంతకంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వాతావరణానికి వర్తించినప్పుడు పటిష్టం చేయడం సులభం, తక్కువ విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం లిథియం ఉప్పును విడదీయడం కష్టతరం చేస్తుంది మరియు బ్యాటరీ అంతర్గత నిరోధకత మరియు తక్కువగా ఉండేలా చేయడానికి స్నిగ్ధత చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. వోల్టేజ్ వేదిక. ఎలక్ట్రోలైట్ ఫార్ములేషన్ (EC:PC:EMC=1:2:7)ని ఆప్టిమైజ్ చేయడం ద్వారా, TiO2(B)/ గ్రాఫేన్ నెగటివ్ ఎలక్ట్రోడ్ A కలిగి ఉండేలా, ఇప్పటికే ఉన్న ద్రావణి నిష్పత్తిని ఆప్టిమైజ్ చేయడం ద్వారా లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు మెరుగైన తక్కువ-ఉష్ణోగ్రత పనితీరును కలిగి ఉంటాయి. -20℃ వద్ద ~240 mA h g-1 సామర్థ్యం మరియు 0.1 A g-1 ప్రస్తుత సాంద్రత. లేదా కొత్త తక్కువ ఉష్ణోగ్రత ఎలక్ట్రోలైట్ ద్రావకాలను అభివృద్ధి చేయండి. తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల యొక్క పేలవమైన పనితీరు ప్రధానంగా ఎలక్ట్రోడ్ మెటీరియల్‌లో Li+ పొందుపరిచే ప్రక్రియలో Li+ యొక్క నెమ్మదిగా నిర్మూలనకు సంబంధించినది. Li+ మరియు 1, 3-డయోక్సోపెంటిలీన్ (DIOX) వంటి ద్రావణి అణువుల మధ్య తక్కువ బంధన శక్తి కలిగిన పదార్ధాలను ఎంచుకోవచ్చు మరియు నానోస్కేల్ లిథియం టైటనేట్ బ్యాటరీ పరీక్షను సమీకరించడానికి ఎలక్ట్రోడ్ మెటీరియల్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది. అల్ట్రా-తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థం, తద్వారా మెరుగైన తక్కువ-ఉష్ణోగ్రత పనితీరును సాధించడం.

(3) లిథియం ఉప్పు
ప్రస్తుతం, వాణిజ్య LiPF6 అయాన్ అధిక వాహకత కలిగి ఉంది, వాతావరణంలో అధిక తేమ అవసరాలు, పేలవమైన ఉష్ణ స్థిరత్వం మరియు నీటి ప్రతిచర్యలో HF వంటి చెడు వాయువులు భద్రతా ప్రమాదాలను కలిగించడం సులభం. లిథియం డిఫ్లోరోక్సలేట్ బోరేట్ (LiODFB) ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన ఘన ఎలక్ట్రోలైట్ ఫిల్మ్ తగినంత స్థిరంగా ఉంటుంది మరియు మెరుగైన తక్కువ ఉష్ణోగ్రత పనితీరు మరియు అధిక రేటు పనితీరును కలిగి ఉంటుంది. ఎందుకంటే LiODFB లిథియం డయాక్సలేట్ బోరేట్ (LiBOB) మరియు LiBF4 రెండింటి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది.

3. సారాంశం
లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల తక్కువ ఉష్ణోగ్రత పనితీరు ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థాలు మరియు ఎలక్ట్రోలైట్‌ల వంటి అనేక అంశాల ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది. ఎలక్ట్రోడ్ మెటీరియల్స్ మరియు ఎలక్ట్రోలైట్ వంటి బహుళ దృక్కోణాల నుండి సమగ్రమైన మెరుగుదల లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల అప్లికేషన్ మరియు అభివృద్ధిని ప్రోత్సహిస్తుంది మరియు లిథియం బ్యాటరీల యొక్క అనువర్తన అవకాశాలు మంచివి, అయితే సాంకేతికతను మరింత పరిశోధనలో అభివృద్ధి చేయాలి మరియు పరిపూర్ణం చేయాలి.