Multă vreme, bateriile cu fosfat de fier de litiu au fost etichetate drept „sensibile la rece” datorită deficiențelor lor de performanță la temperatură scăzută - capacitatea lor de descărcare este de doar 50% din temperatura camerei la -20 grad, ceea ce face dificilă satisfacerea vehiculului electric de iarnă și nevoile de depozitare a energiei exterioare în nordul Chinei. Dar noua generație de baterii cu fosfat de fier de litiu este rescrierea acestei înțelegeri prin modificarea materialelor și inovația structurală, ceea ce face ca fosfatul de fier de litiu „rezistent la rece” să fie o nouă alegere pentru scenariile de temperatură scăzută.
1 Modificare pozitivă a materialului electrodului: deschiderea „canalului verde” pentru difuzarea ionilor
Descoperirea de bază constă în modificarea de dopaj a materialelor pozitive cu electrod. Prin introducerea de elemente precum niobiul și vanadiul în rețeaua fosfatului de fier de litiu, canalele de difuzie ale ionilor de litiu pot fi extinse. „Fosfatul de fier de litiu dopat cu niobium” dezvoltat de o anumită întreprindere a crescut rata de retenție a capacității de descărcare la 75% la -30 grad, care este cu 25 de puncte procentuale mai mari decât produsele obișnuite. Combinată cu proiectarea particulelor la nano -scală (dimensiunea particulelor redusă de la 2 μm la 500nm), distanța de migrare a ionilor de litiu este scurtată, iar capacitatea de descărcare de 1C la -20 de grade atinge 80% din temperatura camerei, ceea ce este suficient pentru a sprijini vehiculele electrice cu o autonomie de peste 200 de kilometri în timpul iernii.
Tehnologia de acoperire de suprafață formează un „film de protecție”. Acoperirea suprafeței particulelor de fosfat de fier de litiu cu un strat de film Lipov3, cu o grosime de aproximativ 5 nm, poate reduce descompunerea electrolitului la temperaturi scăzute, fără a împiedica conducerea ionului de litiu. Testele au arătat că rata de retenție a capacității celulelor bateriei tratate cu încapsulare atinge 70% după 500 de cicluri la -20 grade, care este cu 20% mai mare decât cea a celulelor netratate.
2 Inovația electrolitică: „Autostrada ionică” pentru scăderea punctelor de îngheț
Optimizarea formulei electrolitice este la fel de crucială. Vâscozitatea electroliților tradiționali crește la temperaturi scăzute, ceea ce împiedică conducerea ionilor. Noua generație de „electroliți cu punct de congelare scăzut” folosește un solvent mixt de carbonat dimetil și etil de metil carbonat (raport 3: 7), combinat cu o nouă sare de litiu lifsi (difluororosulfonic de litiu (pentru a menține o conductivitate de 0,5ms/cm la -40 grade, care este de trei ori mai mare decât electrolitetele tradiționale. După adoptarea acestei soluții, celulele de baterii de fosfat de fier de alimentare cu energie electrică în aer liber pot asigura în continuare o putere continuă laptopurilor timp de 6 ore într -un mediu de -25 grade, care este de 3 ore mai mult decât înainte.
Utilizarea precisă a aditivilor îmbunătățește în continuare performanța. Adăugarea de 0,5% carbonat de etilenă (VC) poate stabiliza filmul SEI și poate reduce ruperea membranei la temperaturi scăzute; Adăugarea de 1% carbonat de vinil fluorurat (FEC) poate îmbunătăți fluiditatea la temperatură scăzută a electrolitului. Efectul sinergic al doi aditivi crește platoul de descărcare al celulei bateriei cu 0,2V la -30 grad, ceea ce duce la o putere de energie mai stabilă.
3 inovație structurală: „Proiectare la temperatură scăzută” pentru optimizarea căii curente
Proiectarea „Placă de electrod gradient” prezintă o distribuție a gradientului „cu o capacitate ridicată de conductivitate ridicată” din interior din materialul electrodului pozitiv. Grafenul este adăugat la stratul interior pentru a îmbunătăți conductivitatea electronică (5% conținut), în timp ce stratul exterior menține o proporție ridicată de materiale active (95%), echilibrând conductivitatea și capacitatea la temperaturi scăzute. Urechea polară adoptă o structură de „ureche multipol”, crescând tradiționalul 2 urechi polare la 8, reducând calea actuală de colectare, scăzând impedanța ohmică la temperaturi scăzute și îmbunătățind încărcarea și descărcarea eficienței cu 15% la -20 grad.
Proiectarea de gestionare termică a carcasei celulelor bateriei este la fel de importantă. Adoptând structura de ambalare moale din plastic din aluminiu, grosimea este redusă cu 30% în comparație cu cochilia de oțel, care este mai favorabilă transferului de căldură extern; Echipat intern cu aripioare pentru urechi, căldura este efectuată din centrul celulei până la margini, menținând diferența de temperatură în interiorul celulei în 5 grade la -20 grad pentru a evita cariile capacității cauzate de temperaturi scăzute locale.
În zilele noastre, bateriile cu fosfat de fier cu temperatură scăzută au aterizat în multe locuri: după ce au fost instalate în taxiuri electrice în nord-estul Chinei, intervalul de iarnă a fost crescut la 300 de kilometri; Sistemul de stocare a energiei gospodărești din Mongolia interioară folosește această celulă a bateriei, care poate asigura în continuare funcționarea echipamentelor de încălzire la -30 grad; Chiar și la stațiile de cercetare din Antarctica, servește ca sursă de energie de rezervă, rezolvând problema bateriilor tradiționale care nu reușesc la temperaturi scăzute. Această descoperire la temperaturi scăzute a extins continuu limitele aplicației fosfatului de fier de litiu, formând un model competitiv mai echilibrat cu litiu ternar în câmpurile de stocare a energiei și baterii de alimentare.