Stav výskumu a vyhliadky na nízku teplotu lítium-iónovej batérie
S rýchlym rozvojom vojenskej civilskej integrácie a výstavbou vojenských a civilných technológií a modernizácie, dopyt po ultravinálnych lítium-iónových batériách v alpských regiónoch, ako sú plošiny, hlboké oceány, polárne regióny a extrémne chladné regióny, ako je vysoká výška a vesmír, ktoré majú veľký význam pre vedecký výskum a obranné obranné oblasti, a dopyt Zvyšujú sa aj batérie, ktoré sú vhodné na aplikáciu nových energetických vozidiel, základných staníc 5G, vojenských robotov a navigačných systémov Beidou atď. Tradičné lítium-iónové batérie už nemôžu spĺňať dopyt po ukladaní a uvoľňovaní energie v vyššie uvedenom prostredí s nízkym teplotou. Efektívne spôsoby, ako zlepšiť výkonnosť lítium-iónových batérií s nízkou teplotou, sú zhrnuté z troch aspektov, konkrétne, modifikácia batériových materiálov, nastavenie elektrolytových komponentov a štruktúry rozpúšťadla a návrh systému na správu tepelnej batérie (BTMS), resp. Výhľad sa podáva výhľadom a vývojom nových nízkoteplotných litierových batériových systémov potiahnutých super-iónovými účinkami.
Kľúčové slová: lítium-iónová batéria; nízka teplota; súčasný stav výskumu
Vďaka rýchlemu rozvoju vojenskej civilianskej integrácie, ako aj vojenskej a občianskej technickej a modernizačnej konštrukcie sa v alpských regiónoch zvyšuje dopyt po kryogénnych a ultra-nízkoteplotných regiónoch, ako je vysoká výmena a priestor, ktoré majú dôležitý vedecký výskumný výskum a význam na národnej obrane a strategickú hodnotu obrany [1]. Všetky vyššie uvedené regióny sú v tvrdých teplotných prostrediach a tradičné lítium-iónové batérie už nemôžu spĺňať dopyt po ukladaní a uvoľňovaní energie v týchto regiónoch [2].
V armáde sa uplatňovanie nízkoteplotných lítium-iónových batérií pokrýva mnoho vetiev armády, ako sú pozemky, more, vzduch a obloha. Či už je to z veľkých vojenských základní alebo do jednotlivých vojakov, od vzdušných a vesmírnych vozidiel alebo po pod vodné vybavenie, od navigačného a komunikačného systému Beidou až po bezpilotné bojové lietadlá, v ňom zohrávajú veľmi dôležitú úlohu kryogénne lítium-iónové batérie.
Na civilnej strane, s novými svahmi dotácie na energetické vozidlá a niekoľkými hlavnými národnými telekomunikačnými operátormi, aby sa urýchlilo propagáciu výstavby 5G základňovej stanice, vyhovujú nové energetické vozidlo a dopyt po nízkoteplotnom nízkoteplotnom litium-iónových batériách. 2021, domáca inštalovaná kapacita energetických batérií dosiahla 159,6 gWh, ale pre sever od regiónu s extrémnymi poveternostnými podmienkami, ako je zima, je rozsah nového energetického vozidla vážne ovplyvnený najazdom. Kilometre nových energetických vozidiel je vážne ovplyvnené, takže je veľmi dôležité vyvinúť nízkoteplotné lítium-iónové batérie, ktoré sú prispôsobené na fungovanie v chladnom prostredí. V oblasti aplikácie 5G základných staníc sa priemysel už dlho rozpoznáva rozhodujúca konkurenčná výhoda batérií lítium fosforečnanov s nízkym teplotou, batériami fosforečnanov v oblasti lítium, ktoré sa postupne vymieňali batériami olovo, je nevyhnutným trendom rozvoja priemyslu.
Teplota ovplyvňuje proces prenosu hmoty a proces prenosu náboja lítium-iónových batérií v procese nabíjania a vybíjania. Spomalenie rýchlosti kinetu lítium -iónov pri nízkej teplote je najdôležitejším faktorom ovplyvňujúcim jeho elektrochemický výkon. Obrázok 1 zobrazuje schematický diagram procesu nabíjania lítium-iónovej batérie pri nízkych teplotách [3], z ktorého je zrejmé, že migrácia lítiových iónov prechádza nasledujúcimi procesmi počas nabíjania a vybíjania [3]: (a) transport rozpustených lítiových iónov v kvapalnej fáze; b) proces solvatácie\/depolvácie; c) migrácia lítium iónov na fázových rozhraniach (vrátane filmu SEI na rozhraní tuhých\/elektrolytov a filmu CEI na rozhraní katód\/elektrolyt); d) Migrácia lítium iónov v tuhej fáze. Medzi týmito procesmi sú (a) a (d) procesy prenosu hmotnosti a (b) a c) procesy prenosu náboja. Pri nízkych teplotách sa iónová vodivosť elektrolytu znižuje, solvatácia\/depolvácia lítiových iónov sa stáva zložitejšou a rýchlosť migrácie lítiových iónov tak vo vnútri aktívneho materiálu elektród, ako aj pri rozhraní fázovej fázy tuhej látky, dramaticky znižuje, čo vedie k vážnej degradácii výkonu batérie; a povrch anódy je náchylný na lítium a rast lítium dendritického rastu, ktorý spôsobuje zlyhanie batérie a vytvára bezpečnostné riziko. Aby sa tieto problémy zlepšili, vedci zlepšili nízkoteplotný výkon lítium-iónových batérií prostredníctvom modifikácie pozitívnych a negatívnych materiálov batérie, úpravy komponentov elektrolytov a štruktúry rozpúšťadla, ako aj konštrukcie racionálneho systému manažmentu tepelných batérií (BTM) na prispôsobenie sa krutému prostrediu s nízkou teplotou.
