In recent years, people have put forward clearer and stricter requirements for the low-temperature charging performance of lithium-ion batteries. The prerequisite for meeting the low-temperature charging needs is to ensure the safety of lithium-ion batteries. During the low-temperature charging process, the negative electrode cannot undergo lithium evolution, which also puts forward clearer application requirements for materials used in lithium-ion batteries. At present, the main negative electrode materials used for large-scale applications in lithium-ion batteries are natural graphite and artificial graphite. From the structure of graphite materials and the low-temperature charging performance of battery cells, it cannot meet the performance requirements of lithium-ion batteries for low-temperature charging at the application end. Compared with artificial graphite, soft carbon materials have the structural characteristics of large interlayer spacing (>0.34n), подреждане на къси разстояния и отдалечено разстройство, както и отлично представяне при зареждане при ниски температури. Но ниският обратим специфичен капацитет, първоначалната ефективност и плътността на уплътняване на мекия въглерод значително ограничават приложението му в литиево-йонни батерии. Смесването на мек въглерод с изкуствен графит в определена пропорция може ефективно да подобри ефективността на зареждане при ниски температури на клетката на батерията, без да причинява прекомерни затруднения и загуби в производството и работата на клетката на батерията.
Фактори, ограничаващи работата на литиево-йонните батерии при ниски температури
В среда с ниска температура вискозитетът на електролита се увеличава и дори частично се втвърдява, което води до намаляване на проводимостта на литиево-йонните батерии.
Съвместимостта между електролит, отрицателен електрод и сепаратор се влошава в среда с ниска температура.
При условия на ниска температура, отрицателният електрод на литиево-йонните батерии изпитва силно утаяване на литий и утаеният метален литий реагира с електролита, което води до отлагане на продукти, които увеличават дебелината на повърхността на електролита в твърдо състояние (SEI).
В среда с ниска температура дифузионната система вътре в активния материал на литиево-йонните батерии намалява и импедансът на пренос на заряд (Rct) значително се увеличава.
Понастоящем изследователите все още спорят за основните фактори, които причиняват лошо представяне на литиево-йонните батерии при ниски температури, но има три причини за това:
1. При ниски температури вискозитетът на електролита се увеличава и проводимостта намалява;
2. Импедансът на лицевата маска и импедансът на преноса на заряда на интерфейса електролит/електрод се увеличават;
3. Скоростта на миграция на литиевите йони в активното вещество намалява, което води до повишена поляризация на електрода и намален капацитет за разреждане на заряда при ниски температури.
В допълнение, по време на зареждане при ниска температура, особено по време на зареждане при ниска температура и висока скорост, металният литий ще се утаи и ще се отложи върху отрицателния електрод. Отложеният метален литий лесно ще реагира необратимо с електролита и ще изразходва голямо количество електролит. В същото време дебелината на SEI филма ще се увеличи допълнително, което ще доведе до допълнително увеличаване на импеданса на лицевата маска върху отрицателния електрод на батерията и допълнително подобряване на поляризацията на батерията, което значително ще увреди производителността при ниски температури, живота на цикъла и безопасността на батерията.