Lange Zeit wurden Lithium -Eisen -Phosphat -Batterien aufgrund ihrer Niederlagen mit niedriger Temperaturleistung als "kaltem empfindlich" gekennzeichnet. Ihre Entladungskapazität beträgt nur 50% der Raumtemperatur bei -20 Grad, was es schwierig macht, den Anforderungen des Energiespeichers im Winter und den Energiespeicher im Außenbereich in Nordchina zu erfüllen. Die neue Generation von Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien schreibt dieses Verständnis jedoch durch Materialmodifikation und strukturelle Innovation um und macht "kaltbeständige" Lithium-Eisenphosphat zu einer neuen Wahl für Szenarien mit niedriger Temperatur.
1 Positive Elektrodenmaterial Modifikation: Öffnen des "grünen Kanals" für die Ionendiffusion
Der Kernbruch liegt in der Doping -Modifikation positiver Elektrodenmaterialien. Durch die Einführung von Elementen wie Niob und Vanadium in das Gitter von Lithium -Eisenphosphat können die Diffusionskanäle von Lithiumionen erweitert werden. Das von einem bestimmte Unternehmen entwickelte "Niob -dotierte Lithium -Eisenphosphat" hat die Entladungskapazitätsrate auf 75% bei -30 Grad erhöht, was um 25 Prozentpunkte höher ist als gewöhnliche Produkte. In Kombination mit nanoskaliger Partikeldesign (Partikelgröße von 2 & mgr; m auf 500 nm) wird der Migrationsabstand der Lithiumionen verkürzt und die 1C -Entladungskapazität bei -20 Grad erreicht 80% der Raumtemperatur, was ausreicht, um Elektrofahrzeuge mit einer Reichweite von über 200 Kilometer im Winter im Winter zu unterstützen.
Die Oberflächenbeschichtungstechnologie bildet einen "Schutzfilm". Beschichten Sie die Oberfläche von Lithium -Eisen -Phosphatpartikeln mit einer Schicht Lipov3 -Film mit einer Dicke von etwa 5 nm, kann die Zersetzung von Elektrolyt bei niedrigen Temperaturen verringern, ohne die Leitung von Lithiumionen zu behindern. Tests haben gezeigt, dass die mit der Einkapselung behandelte Kapazitätsrate der Batteriezellen nach 500 Zyklen bei -20 Grad 70% erreicht, was 20% höher ist als die von unbehandelten Zellen.
2 Elektrolyt Innovation: Der 'Ion Highway' zur Senkung der Gefrierpunkte
Die Optimierung der Elektrolytformel ist ebenso wichtig. Die Viskosität traditioneller Elektrolyte nimmt bei niedrigen Temperaturen zu, was die Ionenleitung behindert. Die neue Generation von "niedrigen Gefrierpunktelektrolyten" verwendet ein gemischtes Lösungsmittel von Dimethylcarbonat und Ethylmethylcarbonat (Verhältnis 3: 7), kombiniert mit einem neuen Lithiumsalz -Lifsi (Lithiumdifferenzdifferenzierung), um eine Leitfähigkeit von 0,5 ms/cm nach -40 -Grad zu erhalten, was dreimal mit traditioneller Elektrolytiere ist. Nach der Einnahme dieser Lösung kann die Lithium -Eisen -Phosphat -Batteriezellen des Outdoor -Netzteils in einer Umgebung von -25 Grad, die 3 Stunden länger als zuvor dauert, weiterhin eine kontinuierliche Leistung für Laptops für 6 Stunden liefern.
Die genaue Verwendung von Additiven verbessert die Leistung weiter. Das Hinzufügen von 0,5% Ethylencarbonat (VC) kann den SEI -Film stabilisieren und die Membranruptur bei niedrigen Temperaturen reduzieren. Durch das Hinzufügen von 1% fluoriertem Vinylcarbonat (FEC) kann die Fluidität der niedrigen Temperatur des Elektrolyten verbessert werden. Der synergistische Effekt von zwei Additiven erhöht das Entladungsplateau der Batteriezelle um 0,2 V bei -30 Grad, was zu einer stabileren Energieleistung führt.
3 strukturelle Innovation: "Niedrigtemperaturdesign" zur Optimierung des aktuellen Pfades
Das Design "Gradientenelektrodenplatte" zeigt eine Gradientenverteilung der "hohen Leitfähigkeit hohe Kapazität" von innen aus dem positiven Elektrodenmaterial. Graphen wird zur inneren Schicht hinzugefügt, um die elektronische Leitfähigkeit (5% Gehalt) zu verbessern, während die äußere Schicht einen hohen Anteil an aktiven Materialien (95%) beibehält, wodurch die Leitfähigkeit und Kapazität von niedriger Temperaturen ausbalanciert wird. Das polare Ohr nimmt eine "Multipolohr" -Struktur an, wodurch die traditionellen 2 polaren Ohren auf 8 erhöht werden, den aktuellen Sammelweg verringert, die ohmische Impedanz bei niedrigen Temperaturen verringert und die Lade- und Entladungseffizienz bei -20 Grad um 15% verbessert.
Das thermische Managementdesign des Batteriezellengehäuses ist ebenso wichtig. Bei der Einnahme von Aluminium-plastischen Filmweichverpackungsstruktur wird die Dicke im Vergleich zur Stahlschale um 30% verringert, was für die externe Wärmeübertragung förderlicher ist. Innen mit Ohrflossen ausgestattet, wird die Wärme von der Mitte der Zelle zu den Rändern aus durchgeführt, wodurch die Temperaturdifferenz innerhalb der Zelle bei -20 Grad innerhalb von 5 Grad gehalten wird, um den durch lokalen niedrigen Temperaturen verursachten Kapazitätsverfall zu vermeiden.
Heutzutage sind Lowperature-Lithium-Eisenphosphat-Batterien an vielen Orten gelandet: Nachdem sie in elektrischen Taxis in Nordostchina installiert wurden, wurde das Winterbereich auf 300 Kilometer erhöht. Das Haushalts -Energiespeichersystem in der inneren Mongolei verwendet diese Batteriezelle, die weiterhin den Betrieb von Heizgeräten bei -30 Grad gewährleisten kann. Auch bei Antarktischen Forschungsstationen dient es als Backup -Stromquelle und löst das Problem traditioneller Batterien, die bei niedrigen Temperaturen ausfallen. Dieser Durchbruch mit niedriger Temperatur hat die Anwendungsgrenzen von Lithium-Eisenphosphat kontinuierlich erweitert und ein ausgewogeneres Wettbewerbsmuster mit ternärem Lithium in den Feldern der Energiespeicherung und Strombatterien bildet.