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極端溫度條件下的鋰電池材料

鉅大LARGE  |  點擊量:990次  |  2019年03月07日  

對能源儲存日益增長的需求,不斷要求電池能夠在各種極端條件下工作。鋰離子電池作為新一代儲能技術,雖然已經被廣泛研究和應用,卻幾乎只能在室溫環境中工作。

這主要是因為,高溫或低溫,都將引起電池性能降低。尤其是在高溫條件下,內部會產生較大的熱量浮動,從而引起爆炸等安全事故。

有鑒于此,RiceUniversity的PulickelM.Ajayan等人從鋰離子電池的材料角度闡述了近年來極端溫度條件下(<20℃或>60℃)的鋰離子電池的研究進展。

一、正極材料

正極是鋰離子和電子的中轉中心,很容易發生相變。另一方面,在深度充電情況下,電極-電解質界面發生的副反應往往會使電極結構變得不穩定。

二、負極材料

負極材料的工作往往依賴于有效的異質結構鈍化層,溫度升高將使得鈍化結構破壞,并引發副反應;而溫度降低又將降低鋰離子的透過性。

三、電解質

低溫條件下,電解質粘度增加,阻礙離子遷移和電極潤濕性,降低比率性能;而且,導電性降低將引起電極周圍鋰離子的消耗。高溫條件下,電解質容易發生化學變化,并和帶電的電極發生反應。

四、其他材料

除了正極材料、負極材料以及電解質材料之外,鋰離子電池中還有一些輔助材料,譬如隔膜、粘結劑以及集流器等等。這些材料雖然幾乎不具有電化學活性,很少被研究,但是,它們也是保障電池在極端條件下正常工作的重要因素。

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