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 (>0.34एनएम), छोटी दूरी का ऑर्डर, और रिमोट डिसऑर्डर, साथ ही उत्कृष्ट कम तापमान वाला चार्जिंग प्रदर्शन। हालाँकि, नरम कार्बन की कम प्रतिवर्ती विशिष्ट क्षमता, प्रारंभिक दक्षता और संघनन घनत्व लिथियम-आयन बैटरी में इसके अनुप्रयोग को बहुत सीमित कर देता है। एक निश्चित अनुपात में कृत्रिम ग्रेफाइट के साथ सॉफ्ट कार्बन मिलाने से बैटरी सेल के कम तापमान वाले चार्जिंग प्रदर्शन में प्रभावी ढंग से सुधार हो सकता है, जिससे बैटरी सेल के उत्पादन और प्रदर्शन में अत्यधिक कठिनाइयों और नुकसान का सामना नहीं करना पड़ेगा।
लिथियम-आयन बैटरियों के निम्न-तापमान प्रदर्शन को प्रतिबंधित करने वाले कारक
कम तापमान वाले वातावरण में, इलेक्ट्रोलाइट की चिपचिपाहट बढ़ जाती है और आंशिक रूप से जम भी जाती है, जिससे लिथियम-आयन बैटरी की चालकता में कमी आती है।
कम तापमान वाले वातावरण में इलेक्ट्रोलाइट, नकारात्मक इलेक्ट्रोड और विभाजक के बीच अनुकूलता बिगड़ जाती है।
कम तापमान की स्थिति में, लिथियम-आयन बैटरी का नकारात्मक इलेक्ट्रोड गंभीर लिथियम अवक्षेपण का अनुभव करता है, और अवक्षेपित धातु लिथियम इलेक्ट्रोलाइट के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिसके परिणामस्वरूप उत्पादों का जमाव होता है जो सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस (एसईआई) की मोटाई को बढ़ाता है।
कम तापमान वाले वातावरण में, लिथियम-आयन बैटरी की सक्रिय सामग्री के अंदर प्रसार प्रणाली कम हो जाती है, और चार्ज ट्रांसफर प्रतिबाधा (आरसीटी) काफी बढ़ जाती है।
वर्तमान में, शोधकर्ता अभी भी उन मुख्य कारकों के बारे में बहस कर रहे हैं जो लिथियम-आयन बैटरी के खराब कम तापमान वाले प्रदर्शन का कारण बनते हैं, लेकिन इसके तीन कारण हैं:
1. कम तापमान पर, इलेक्ट्रोलाइट की चिपचिपाहट बढ़ जाती है और चालकता कम हो जाती है;
2. चेहरे का मास्क प्रतिबाधा और इलेक्ट्रोलाइट/इलेक्ट्रोड इंटरफ़ेस की चार्ज ट्रांसफर प्रतिबाधा बढ़ जाती है;
3. सक्रिय पदार्थ में लिथियम आयनों की प्रवासन दर कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रोड ध्रुवीकरण बढ़ जाता है और कम तापमान पर चार्ज डिस्चार्ज क्षमता कम हो जाती है।
इसके अलावा, कम तापमान वाली चार्जिंग के दौरान, विशेष रूप से कम तापमान वाली उच्च दर वाली चार्जिंग के दौरान, लिथियम धातु अवक्षेपित हो जाएगी और नकारात्मक इलेक्ट्रोड पर जमा हो जाएगी। जमा धातु लिथियम आसानी से इलेक्ट्रोलाइट के साथ अपरिवर्तनीय रूप से प्रतिक्रिया करेगा और बड़ी मात्रा में इलेक्ट्रोलाइट का उपभोग करेगा। साथ ही, एसईआई फिल्म की मोटाई और बढ़ जाएगी, जिससे बैटरी के नकारात्मक इलेक्ट्रोड पर फेशियल मास्क की प्रतिबाधा और बढ़ जाएगी, और बैटरी ध्रुवीकरण में और वृद्धि होगी, जो बैटरी के कम तापमान प्रदर्शन, चक्र जीवन और सुरक्षा प्रदर्शन को बहुत नुकसान पहुंचाएगी।