L-Effett tal-Kontenut VC fl-Elettrolite fuq il-Fosfat tal-Ħadid tal-Lithium

Vinylene Carbonate (VC) għandu adattabilità eċċellenti kemm għal temperaturi għoljin kif ukoll baxxi. Iż-żieda ta 'VC ma' l-elettrolit tista 'tgħin biex tifforma saff SEI aktar stabbli fuq il-wiċċ ta' l-anodu f'batteriji tal-litju. Għalhekk, il-kontenut ta 'VC għandu impatt sinifikanti fuq il-prestazzjoni tal-batteriji tal-fosfat tal-ħadid tal-litju (LiFePO₄). Dan id-dokument jistudja speċifikament l-effett tal-kontenut VC fuq il-prestazzjoni elettrokimika tal-batteriji LiFePO₄ taħt kundizzjonijiet ta' temperatura baxxa-. Il-batteriji LiFePO₄ jintużaw b'mod wiesa 'f'vetturi tal-enerġija ġodda u sistemi ta' ħażna tal-enerġija minħabba s-sigurtà għolja tagħhom, il-ħajja taċ-ċiklu twil, il-ħbiberija ambjentali, u l-ispiża relattivament baxxa. Madankollu, huma jiffaċċjaw kwistjonijiet bħat-tnaqqis tal-kapaċità tal-iskarigu u ż-żamma mnaqqsa tal-enerġija f'temperaturi baxxi (speċjalment taħt -20 grad), li jillimitaw l-użu tagħhom f'reġjuni kesħin. Biex tiġi indirizzata din il-kwistjoni, addittivi funzjonali bħall-VC spiss jiġu miżjuda mal-elettrolit biex itejbu l-konduttività jonika ta '-temperatura baxxa, jrażżnu r-reazzjonijiet sekondarji, u jistabbilizzaw l-interface tal-elettrodu, u b'hekk itejbu l-prestazzjoni f'temperatura baxxa tal-batterija.

F'dan l-istudju, erba 'tipi ta' elettroliti tal-batterija LiFePO₄ b'kontenut VC differenti (3.0%, 3.2%, 3.5%, 3.8%) ġew ippreparati u mmuntati f'ċelluli tal-borża. Il-katodu uża LiFePO₄, u l-anodu uża grafita artifiċjali. Il-batteriji kollha ġew ippreparati taħt l-istess kundizzjonijiet tal-proċess u għaddew minn formazzjoni u dispersjoni tal-kapaċità. Twettqu testijiet elettrokimiċi fuq kull grupp ta' batteriji f'-30 grad biex iqabblu sistematikament indikaturi ta' prestazzjoni ewlenin bħal kapaċità ta' skarigu f'temperatura baxxa, reżistenza għal kurrent dirett (DCR), effiċjenza fl-enerġija, u ħajja taċ-ċiklu.

1. Kapaċità ta' Kwittanza ta' Temperatura Baxxa-

Billi tittestja l-kurvi CV tal-batterija taħt kundizzjonijiet ta'-temperatura baxxa u tikkalkula l-kapaċità tal-batterija miż-żona integrata tal-kurvi CV.

Meta l-kontenut VC huwa 3.5%, il-batterija turi l-ogħla kapaċità ta 'skarika f'-30 grad (5.6 Ah), b'mod sinifikanti aħjar minn gruppi oħra (3.0%, 3.2%, u 3.8% jikkorrispondu għal 4.6 Ah, 5.0 Ah, u 5.0 Ah, rispettivament). Ammont xieraq ta 'VC jista' jbaxxi l-punt tal-iffriżar tal-elettrolit, iżid il-mobilità tal-joni, u jrażżan il-kristallizzazzjoni tas-solvent, u b'hekk itejjeb il-prestazzjoni tal-iskarigu f'temperatura baxxa.

2. Reżistenza għall-kurrent dirett (DCR)

It-testijiet DCR tal-batterija juru li meta l-kontenut VC huwa 3.5%, id-DCR huwa l-aktar baxx (0.76 mΩ), li jindika reżistenza interfacial aktar baxxa u effiċjenza ogħla tat-trasport tal-jone tal-litju-. Kontenut eċċessiv ta 'VC (eż., 3.8%) iwassal għal żieda fid-DCR, li jissuġġerixxi li wisq VC jista' jżid ir-reżistenza tar-reazzjoni interfacial.

3. Effiċjenza ta' l-Enerġija b'-Temperatura Baxxa

Meta l-kontenut VC huwa ta '3.5%, il-batterija turi l-ogħla effiċjenza enerġetika f'-30 grad (82.0%), qabeż gruppi oħra (72.5% ~ 79.0%). Dan huwa attribwit għal VC li jippromwovi l-formazzjoni ta 'film SEI stabbli, inaqqas it-telf tal-polarizzazzjoni, u jtejjeb l-effiċjenza tal-konverżjoni tal-enerġija.

4. Ċiklu Ħajja

Wara 300 ċiklu, il-batterija b'kontenut ta '3.5% VC turi l-ogħla kapaċità ta' żamma (97.5%), li tegħleb lil gruppi oħra (90.0% ~ 96.1%). VC jista 'jsewwi b'mod dinamiku d-difetti tal-film SEI waqt iċ-ċikliżmu, jinibixxi d-dekompożizzjoni tal-elettroliti u l-ġenerazzjoni tal-gass, u b'hekk jestendi l-ħajja taċ-ċiklu tal-batterija f'temperaturi baxxi.

ACEY-BA3040-20tagħmir tat-test taċ-ċiklu tal-batterijajintuża biex jittestja l-ħajja, l-affidabbiltà, il-kapaċità u parametri oħra tal-pakkett tal-batterija permezz tat-test ta 'ċarġ u skariku ċikliku.

• VC preferenzjali jnaqqas fuq il-wiċċ tal-anodu tal-grafita qabel il-molekuli tas-solvent matul il-proċess tal-iċċarġjar u l-ħatt inizjali, li jiffurmaw film SEI dens rikk f'komponenti inorganiċi bħal Li₂CO₃. Dan il-film għandu koeffiċjent ta' diffużjoni tal-litju-jone relattivament għoli.

• Ammont xieraq ta 'VC jista' jottimizza l-istruttura tas-solvazzjoni tal-elettrolit, inaqqas il-viskożità, u jtejjeb il-konduttività jonika f'temperaturi baxxi.

• VC eċċessiv jista 'jwassal għal film SEI oħxon żżejjed jew impedenza miżjuda, li fil-fatt hija ta' detriment għat-titjib tal-prestazzjoni.

Għalkemm l-artikolu wettaq esperimenti li qabbel ammonti differenti ta 'VC u wettaq ċerti testijiet, identifika l-aħjar kontenut ta' VC f'dan l-esperiment, ma kienx jinkludi grupp ta 'kontroll mingħajr VC. Għalhekk, ma jistax jiġi konkluż li ż-żieda ta 'VC neċessarjament ittejjeb il-prestazzjoni tal-batterija.