Elektrolitdagi VC tarkibining lityum temir fosfatga ta'siri

Vinilen karbonat (VC) ham yuqori, ham past haroratlarga mukammal moslashishga ega. Elektrolitga VC qo'shilishi lityum batareyalarda anod yuzasida yanada barqaror SEI qatlamini shakllantirishga yordam beradi. Shuning uchun VC tarkibi lityum temir fosfat (LiFePO₄) batareyalarining ishlashiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Ushbu maqola VC tarkibining past harorat sharoitida LiFePO₄ batareyalarining elektrokimyoviy ishlashiga ta'sirini maxsus o'rganadi. LiFePO₄ batareyalari yuqori xavfsizligi, uzoq umr ko'rish muddati, ekologik toza va nisbatan arzonligi tufayli yangi energiya vositalari va energiya saqlash tizimlarida keng qo'llaniladi. Biroq, ular past haroratlarda (ayniqsa, -20 darajadan past) tushirish quvvatining pasayishi va energiyani ushlab turishning kamayishi kabi muammolarga duch kelishadi, bu esa sovuq hududlarda ulardan foydalanishni cheklaydi. Ushbu muammoni hal qilish uchun past haroratli ion o'tkazuvchanligini yaxshilash, yon reaktsiyalarni bostirish va elektrod interfeysini barqarorlashtirish va shu bilan batareyaning past haroratda ishlashini yaxshilash uchun elektrolitlarga VC kabi funktsional qo'shimchalar ko'pincha qo'shiladi.

Ushbu tadqiqotda turli xil VC tarkibiga ega bo'lgan to'rt turdagi LiFePO₄ batareya elektrolitlari (3,0%, 3,2%, 3,5%, 3,8%) tayyorlangan va sumka hujayralariga yig'ilgan. Katodda LiFePO₄, anodda esa sun'iy grafit ishlatilgan. Barcha batareyalar bir xil jarayon sharoitida tayyorlangan va shakllanish va sig'im dispersiyasidan o'tgan. Elektrokimyoviy sinovlar batareyalarning har bir guruhida -30 darajada past haroratli tushirish quvvati, toʻgʻridan-toʻgʻri oqim qarshiligi (DCR), energiya samaradorligi va aylanish muddati kabi asosiy ishlash koʻrsatkichlarini muntazam ravishda solishtirish uchun oʻtkazildi.

1. Past-haroratni tushirish quvvati

Batareyaning CV egri chiziqlarini past harorat sharoitida sinovdan-va batareya quvvatini CV egri chizig'ining birlashgan maydonidan hisoblash orqali.

VC tarkibi 3,5% bo'lsa, batareya -30 daraja (5,6 Ah) da eng yuqori tushirish quvvatini ko'rsatadi, bu boshqa guruhlarga qaraganda ancha yaxshi (3,0%, 3,2% va 3,8% mos ravishda 4,6 Ah, 5,0 va 5,0 Ah ga to'g'ri keladi). Tegishli miqdordagi VC elektrolitning muzlash nuqtasini pasaytirishi, ion harakatchanligini oshirishi va erituvchining kristallanishini bostirishi mumkin, shu bilan past haroratli tushirish ish faoliyatini yaxshilaydi.

2. To'g'ridan-to'g'ri oqim qarshiligi (DCR)

Batareyaning DCR sinovlari shuni ko'rsatadiki, VC tarkibi 3,5% bo'lsa, DCR eng past (0,76 mŌ) bo'lib, pastroq interfaal qarshilik va litiy{2}}ionlarini tashish samaradorligi yuqori ekanligini ko'rsatadi. Haddan tashqari VC tarkibi (masalan, 3,8%) DCR ning o'sishiga olib keladi, bu juda ko'p VC interfasial reaktsiya qarshiligini oshirishi mumkinligini ko'rsatadi.

3. Past-haroratning energiya samaradorligi

VC tarkibi 3,5% bo'lsa, batareya boshqa guruhlardan (72,5% ~ 79,0%) oshib, -30 darajada (82,0%) eng yuqori energiya samaradorligini namoyish etadi. Bu VC barqaror SEI plyonkasini shakllantirishga yordam beradi, polarizatsiya yo'qotishlarini kamaytiradi va energiya konvertatsiyasi samaradorligini oshiradi.

4. Velosiped hayoti

300 tsikldan so'ng, 3,5% VC tarkibiga ega batareya boshqa guruhlardan (90,0% ~ 96,1%) oshib, eng yuqori quvvatni ushlab turishni (97,5%) ko'rsatadi. VC velosipedda SEI plyonka nuqsonlarini dinamik ravishda tuzatishi, elektrolitlar parchalanishi va gaz hosil bo'lishini inhibe qilishi mumkin, shu bilan past haroratlarda batareyaning ishlash muddatini uzaytiradi.

ACEY-BA3040-20batareya aylanishini tekshirish uskunasibatareya to'plamining ishlash muddati, ishonchliligi, sig'imi va boshqa parametrlarini tsiklik zaryadlash va tushirish testi orqali tekshirish uchun ishlatiladi.

• VC dastlabki zaryadlash va tushirish jarayonida erituvchi molekulalaridan oldin grafit anod yuzasini afzal ko'radi va Li₂CO₃ kabi noorganik komponentlarga boy zich SEI plyonka hosil qiladi. Bu plyonka nisbatan yuqori litiy{1}}ion diffuziya koeffitsientiga ega.

• Tegishli VC miqdori elektrolitning solvatsiya tuzilishini optimallashtirishi, yopishqoqlikni kamaytirishi va past haroratlarda ion o'tkazuvchanligini yaxshilashi mumkin.

• Haddan tashqari VC haddan tashqari qalin SEI plyonkasi yoki ortib borayotgan empedansga olib kelishi mumkin, bu esa aslida ishlashning yaxshilanishiga salbiy ta'sir qiladi.

Maqola VC ning turli miqdorini solishtirish bo'yicha tajribalar o'tkazgan va ma'lum testlarni o'tkazgan bo'lsa-da, ushbu tajribada optimal VC tarkibini aniqlagan bo'lsa-da, u VC bo'lmagan nazorat guruhini o'z ichiga olmaydi. Shuning uchun, VC ni qo'shish batareyaning ishlashini albatta yaxshilaydi degan xulosaga kelish mumkin emas.