Бо рушди босуръати мошинҳои барқӣ дар саросари ҷаҳон, ҳаҷми бозори мошинҳои барқӣ дар соли 2020 ба 1 триллион доллар расид ва дар оянда бо суръати беш аз 20% дар як сол афзоиш хоҳад ёфт. Аз ин рӯ, мошинҳои барқӣ ҳамчун як намуди асосии нақлиёт, талабот ба кор барои батареяҳои барқ афзоянда баланд хоҳад шуд ва таъсири пӯсидаи батарея ба кори батареяи барқ дар муҳитҳои ҳарорати паст набояд сарфи назар карда шавад. Сабабҳои асосии пӯсидаи батарея дар муҳитҳои ҳарорати паст инҳоянд: Аввалан, ҳарорати паст ба муқовимати хурди дохилии батарея таъсир мерасонад, майдони диффузияи гармӣ калон аст ва муқовимати дохилии батарея меафзояд. Дуюм, батарея дар дохили ва берун аз иқтидори интиқоли барқ суст аст, деформатсияи батарея ҳангоми поляризатсияи бебозгашти маҳаллӣ рух медиҳад. Сеюм, ҳарорати пасти ҳаракати молекулавии электролитҳо суст ва дар вақти баландшавии ҳарорат паҳн шуданаш душвор аст. Аз ин рӯ, таназзули ҳарорати пасти батарея ҷиддӣ аст, ки боиси таназзули ҷиддии кори батарея мегардад.
1, Ҳолати технологияи батареяи ҳарорати паст
Талаботи техникӣ ва моддӣ ба батареяҳои барқии литий-ионӣ, ки дар ҳарорати паст омода карда шудаанд, баланд аст. Таназзули ҷиддии кори батареяи литий-ион дар муҳити ҳарорати паст ба афзоиши муқовимати дохилӣ вобаста аст, ки боиси мушкилии диффузияи электролитҳо ва кӯтоҳ шудани ҳаёти ҳуҷайра мегардад. Аз ин рӯ, дар солҳои охир тадқиқот оид ба технологияи батареяи ҳарорати паст баъзе пешрафтҳо ба даст овард. Батареяҳои анъанавии литий-ионии ҳарорати баланд дорои кори пасти ҳарорати баланд доранд ва кори онҳо дар шароити ҳарорати паст ҳанӯз ҳам ноустувор аст; ҳаҷми зиёди ҳуҷайраҳои ҳарорати паст, иқтидори паст ва иҷрои сусти давраҳои ҳарорати паст; поляризатсия дар ҳарорати паст назар ба ҳарорати баланд хеле қавӣ аст; зиёдшавии часпакии электролит дар ҳарорати паст боиси кам шудани шумораи давраҳои заряд/разряд мегардад; кам кардани бехатарии ҳуҷайраҳо ва кам шудани мӯҳлати батарея дар ҳарорати паст; ва паст шудани самаранокии истифода дар ҳарорати паст. Илова бар ин, мӯҳлати кӯтоҳи давраи батарея дар ҳарорати паст ва хатарҳои бехатарии ҳуҷайраҳои ҳарорати паст талаботҳои навро барои бехатарии батареяҳои барқӣ ба миён гузоштанд. Аз ин рӯ, таҳияи маводи батареяи устувор, бехатар, боэътимод ва дарозмуддати батарея барои муҳитҳои ҳарорати паст дар маркази тадқиқот оид ба батареяҳои литий-ионҳои ҳарорати паст қарор дорад. Дар айни замон, якчанд маводи батареяи литий-ион паст-ҳарорати нест: (1) маводи anod металлӣ литий: металли литий аст, ба таври васеъ дар воситаҳои нақлиёти барқ истифода бурда мешавад, зеро устувории кимиёвӣ баланди он, гузаронандагии барқ баланд ва пардохти-ҳарорати паст ва иҷрои холӣ; (2) маводи аноди карбон ба таври васеъ дар мошинҳои барқӣ истифода бурда мешавад, зеро муқовимати хуби гармӣ, иҷрои сикли пасти ҳарорат, гузаронандагии пасти барқ ва мӯҳлати давраи пасти ҳарорат дар ҳарорати паст; (3) маводи аноди карбон ба таври васеъ дар мошинҳои барқӣ истифода мешаванд, зеро муқовимати хуби гармӣ, иҷрои сикли пасти ҳарорат, гузариши пасти барқ ва мӯҳлати давраи сикли пасти ҳарорат. дар; (3) электролитҳои органикӣ дар ҳарорати паст иҷрои хуб доранд; (4) электролитҳои полимерӣ: занҷирҳои молекулавии полимерӣ нисбатан кӯтоҳанд ва наздикии баланд доранд; (5) маводи ғайриорганикӣ: полимерҳои ғайриорганикӣ дорои параметрҳои хуби иҷроиш (гузаронанда) ва мутобиқати хуб байни фаъолияти электролитҳо мебошанд; (6) оксидҳои металлӣ камтаранд; (7) маводи ғайриорганикӣ: полимерҳои ғайриорганикӣ ва ғ.
2, Таъсири муҳити ҳарорати паст ба батареяи литий
Мӯҳлати давраи батареяҳои литий асосан аз раванди холӣ вобаста аст, дар ҳоле ки ҳарорати паст омилест, ки ба ҳаёти маҳсулоти литий таъсири бештар мерасонад. Одатан, дар муҳити ҳарорати паст, сатҳи батарея тағирёбии фазаро ба амал меорад, ки боиси вайрон шудани сохтори рӯизаминӣ мегардад, ки бо коҳиши иқтидор ва қобилияти ҳуҷайра ҳамроҳ мешавад. Дар шароити ҳарорати баланд дар ҳуҷайра газ ба вуҷуд меояд, ки паҳншавии гармиро метезонад; дар зери ҳарорати паст, газро сари вақт холӣ кардан мумкин нест, ки тағирёбии фазаи моеъи батареяро метезонад; ҳарорат пасттар бошад, ҳамон қадар газ бештар тавлид мешавад ва тағирёбии фазаи моеъи батарея ҳамон қадар сусттар мешавад. Аз ин рӯ, тағирёбии маводи дохилии батарея дар ҳарорати паст шадидтар ва мураккабтар аст ва тавлид кардани газҳо ва моддаҳои сахт дар дохили маводи батарея осонтар аст; дар айни замон, ҳарорати паст боиси як қатор реаксияҳои харобиовар мегардад, ба монанди шикастани пайвандҳои кимиёвии бебозгашт дар интерфейси байни маводи катод ва электролит; он инчунин ба кам шудани худмонтажкунии электролитҳо ва ҳаёти давра оварда мерасонад; қобилияти интиқоли заряди ионҳои литий ба электролит кам мешавад; раванди пур кардан ва холӣ кардани як қатор реаксияҳои занҷирӣ ба монанди падидаи поляризатсия ҳангоми интиқоли заряди литий, таназзули иқтидори батарея ва рафъи стресси дохилӣ, ки ба ҳаёти давра ва зичии энергияи батареяҳои литий-ион ва дигар вазифаҳо таъсир мерасонад, ба вуҷуд меорад. Ҳарорат дар ҳарорати паст ҳар қадар паст бошад, ҳамон қадар шадидтар ва мураккабтар аст, ки реаксияҳои гуногуни харобиовар ба монанди реаксияи редокс дар сатҳи батарея, диффузияи гармӣ, тағирёбии фаза дар дохили ҳуҷайра ва ҳатто нобудшавии пурра дар навбати худ як қатор реаксияҳои занҷирӣ ба монанди электролитро ба вуҷуд меоранд. худмонтажкунӣ, суръати реаксия ҳар қадар сусттар бошад, иқтидори батарея ҳамон қадар ҷиддитар мешавад ва қобилияти интиқоли заряди литий дар ҳарорати баланд ҳамон қадар заифтар мешавад.
3、 Ҳарорати паст дар пешрафти дурнамои таҳқиқоти технологияи батареяи литий
Дар муҳити ҳарорати паст ба бехатарӣ, мӯҳлати давра ва устувории ҳарорати ҳуҷайраи батарея таъсир мерасонад ва таъсири ҳарорати паст ба мӯҳлати батареяҳои литийро нодида гирифтан мумкин нест. Дар айни замон, тадқиқот ва коркарди технологияи батареяи ҳарорати паст бо истифода аз диафрагма, электролит, маводи электродҳои мусбат ва манфӣ ва усулҳои дигар баъзе пешрафтҳо ба даст овардаанд. Дар оянда, рушди технологияи батареяи литийии ҳарорати паст бояд аз ҷанбаҳои зерин такмил дода шавад: (1) рушди системаи маводи батареяи литий бо зичии баланди энергия, умри дароз, сустшавии паст, андозаи хурд ва арзиши паст дар ҳарорати паст ; (2) такмили пайвастаи назорати муқовимати дохилии батарея тавассути тарҳрезии сохторӣ ва технологияи омодасозии мавод; (3) дар рушди иқтидори баланд, системаи батареяи литий арзон, бояд ба иловаҳои электролитӣ, литий ион ва анод ва интерфейси катод ва маводи фаъол дохилӣ ва дигар омилҳои асосии таъсир пардохта шавад; (4) такмил додани кори давраи батарея (энергияи мушаххаси барқ ва разряд), устувории гармии батарея дар муҳити ҳарорати паст, бехатарии батареяҳои литий дар муҳити ҳарорати паст ва дигар самтҳои рушди технологияи батарея; (5) таҳияи иҷрои баланди бехатарӣ, хароҷоти баланд ва арзиши ками ҳалли системаи батареяи барқ дар шароити ҳарорати паст; (6) таҳияи маҳсулоти марбут ба батареяи ҳарорати паст ва мусоидат ба татбиқи онҳо; (7) коркарди баландсифати маводи батарея тобовар ба ҳарорати паст ва технологияи дастгоҳ.
Албатта, ба ғайр аз самтҳои тадқиқоти дар боло зикршуда, инчунин самтҳои зиёди тадқиқотӣ барои минбаъд беҳтар кардани кори батарея дар шароити ҳарорати паст, беҳтар кардани зичии энергияи батареяҳои ҳарорати паст, кам кардани таназзули батарея дар муҳити ҳарорати паст, дароз кардани мӯҳлати батарея ва дигар тадқиқот вуҷуд доранд. пешрафт; аммо масъалаи муҳимтар аз он аст, ки чӣ тавр ба даст овардани ҳосилнокии баланд, бехатарии баланд, арзиши паст, диапазони баланд, умри дароз ва тиҷории камхарҷи батареяҳо дар шароити ҳарорати паст ҷорӣ аст.
Вақти фиристодан: Ноябр-22-2022