Przez długi czas akumulatory fosforanów żelaza litowego były oznaczone jako „wrażliwe na zimno” ze względu na ich niedociągnięcia w niskiej temperaturze - ich pojemność rozładowania wynosi zaledwie 50% temperatury pokojowej na poziomie -20 stopni, co utrudnia zaspokojenie zimowego pojazdu elektrycznego i zapotrzebowania na magazynowanie energii na zewnątrz w północnych Chinach. Ale nowa generacja akumulatorów fosforanu żelaza litowego przepisuje to zrozumienie poprzez modyfikację materiału i innowacje strukturalne, dzięki czemu „odporny na zimno” fosforan żelaza litowego jest nowym wyborem scenariuszy o niskiej temperaturze.
1 Modyfikacja materiału elektrody dodatniej: Otwarcie „zielonego kanału” dla dyfuzji jonów
Przełom podstawowy polega na modyfikacji domieszkowania dodatnich materiałów elektrod. Wprowadzając elementy takie jak Niobium i wanad do sieci fosforanu litowego żelaza, można rozszerzyć kanały dyfuzyjne jonów litowych. „Fosforan litowo -żelaza domieszkowanego przez Niobium” opracowany przez określone przedsiębiorstwo zwiększył wskaźnik retencji zdolności rozładowania do 75% przy -30 stopnia, co jest o 25 punktów procentowych wyższych niż produkty zwykłe. W połączeniu z projektowaniem cząstek w nanoskali (rozmiar cząstek zmniejszony z 2 μm do 500 nm), odległość migracji jonów litowych jest skrócona, a pojemność wyładowania 1C o -20 stopnia osiąga 80% temperatury pokojowej, co jest wystarczające do obsługi pojazdów elektrycznych o zakresie ponad 200 kilometrów zimą.
Technologia powlekania powierzchniowego tworzy „film ochronny”. Powlekanie powierzchni cząstek fosforanu żelaza litowego warstwą filmu Lipov3 o grubości około 5 nm może zmniejszyć rozkład elektrolitu w niskich temperaturach bez utrudniania przewodnictwa jonów litowych. Testy wykazały, że szybkość retencji pojemności ogniw akumulatorowych traktowanych enkapsulacją osiąga 70% po 500 cyklach o -20 stopnia, co jest o 20% wyższe niż w przypadku nietraktowanych ogniw.
2 Innowacje elektrolitowe: „Autostrada jonowa” do obniżania punktów zamrażania
Optymalizacja wzoru elektrolitu jest równie kluczowa. Lepkość tradycyjnych elektrolitów wzrasta w niskich temperaturach, co utrudnia przewodnictwo jonowe. Nowa generacja „elektrolitów o niskiej temperaturze zamrażania” wykorzystuje mieszany rozpuszczalnik węglanu dimetylowego i węglanu etylometylometylowego (stosunek 3: 7), w połączeniu z nową solą litową LIFSI (litowo -difluorosulfonyloimid), aby utrzymać przewodność 0,5 ms/cm w stopniu -40 stopnia, co jest trzykrotnie niż w tradycyjnym elektrolicie. Po przyjęciu tego rozwiązania pewne ogniwa baterii fosfortu z żelazem z prądu o zasilaczu zewnętrznym mogą nadal zapewniać ciągłą moc laptopom przez 6 godzin w środowisku o -25 stopni, czyli o 3 godziny dłużej niż wcześniej.
Dokładne zastosowanie dodatków dodatkowo zwiększa wydajność. Dodanie 0,5% węglanu etylenowego (VC) może stabilizować folię SEI i zmniejszyć pęknięcie błony w niskich temperaturach; Dodanie 1% fluorowanego węglanu winylu (FEC) może poprawić płynność w niskiej temperaturze elektrolitu. Synergistyczny efekt dwóch dodatków zwiększa płaskowyż rozładowania ogniwa akumulatora o 0,2 V o -30 stopnia, co powoduje bardziej stabilną moc wyjściową energii.
3 Innowacje strukturalne: „Projektowanie niskiej temperatury” do optymalizacji bieżącej ścieżki
Projekt „Gradient Elektrodę Elektrody” przedstawia rozkład gradientu „wysokiej przewodności wysokiej pojemności” od wewnątrz z dodatnim materiałem elektrody. Grafen jest dodawany do warstwy wewnętrznej w celu zwiększenia przewodności elektronicznej (zawartość 5%), podczas gdy warstwa zewnętrzna utrzymuje wysoki odsetek materiałów aktywnych (95%), równoważąc przewodność i pojemność w niskiej temperaturze. Ucha polarna przyjmuje strukturę „ucha wielupolowego”, zwiększając tradycyjne 2 polarne uszy do 8, zmniejszając bieżącą ścieżkę zbierania, obniżając impedancję omową w niskich temperaturach oraz poprawiając wydajność ładowania i rozładowywania o 15% o -20 stopnia.
Projekt zarządzania termicznego obudowy ogniw akumulatorów jest równie ważny. Przyjmując miękką strukturę opakowania z folią aluminiowo-plastyczną, grubość jest zmniejszona o 30% w porównaniu ze stalową skorupą, która bardziej sprzyja zewnętrznemu przenoszeniu ciepła; Wewnętrznie wyposażone w płetwy uszu, ciepło jest prowadzone od środka komórki do krawędzi, utrzymując różnicę temperatur w komórce w odległości 5 stopni w wysokości -20 stopnia, aby uniknąć rozpadu pojemności spowodowanej przez lokalne niskie temperatury.
W dzisiejszych czasach akumulatory fosforanu litowego żelaza w niskiej temperaturze wylądowały w wielu miejscach: po zainstalowaniu w taksówkach elektrycznych w północno-wschodnich Chinach zasięg zimowy został zwiększony do 300 kilometrów; Domowy system magazynowania energii w Mongolii Wewnętrznej wykorzystuje tę komórkę akumulatora, który nadal może zapewnić obsługę urządzeń grzewczych w wysokości -30 stopni; Nawet na stacjach badawczych antarktycznych służy jako zapasowe źródło zasilania, rozwiązując problem tradycyjnych baterii zawodzących w niskich temperaturach. Ten przełom o niskiej temperaturze stale rozszerzył granice zastosowania fosforanu żelaza litowego, tworząc bardziej zrównoważony konkurencyjny wzór z trójskładnikowym litem w dziedzinach magazynowania energii i zasilania.