{"id":31161,"date":"2021-12-29T09:23:17","date_gmt":"2021-12-29T09:23:17","guid":{"rendered":"https:\/\/www.takomabattery.com\/?p=31161"},"modified":"2022-04-20T02:31:27","modified_gmt":"2022-04-20T02:31:27","slug":"lithium-battery-get-low-in-winter-the-low-temperature-performance-of-lithium-battery","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/lithium-battery-get-low-in-winter-the-low-temperature-performance-of-lithium-battery\/","title":{"rendered":"\u00bfLa bater\u00eda de litio se agota en invierno? El rendimiento de la bater\u00eda de litio a bajas temperaturas"},"content":{"rendered":"
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\u00bfLa bater\u00eda de litio se agota en invierno? El rendimiento de la bater\u00eda de litio a bajas temperaturas<\/h1>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Desde su entrada en el mercado, la bater\u00eda de iones de litio se ha utilizado ampliamente por sus ventajas, como la larga vida \u00fatil, la gran capacidad y la ausencia de efecto memoria. Hay algunos problemas en la bater\u00eda de iones de litio a baja temperatura, tales como baja capacidad, atenuaci\u00f3n grave, pobre rendimiento de la tasa de ciclo, fen\u00f3meno obvio de chapado de litio y eliminaci\u00f3n desequilibrada de litio.Sin embargo, con el desarrollo del campo de aplicaci\u00f3n, las limitaciones tra\u00eddas por el rendimiento a baja temperatura de las bater\u00edas de iones de litio son cada vez m\u00e1s evidentes.<\/p>

Se ha informado de que la capacidad de descarga de las bater\u00edas de iones de litio a -20\u2103 es s\u00f3lo de aproximadamente 31,5% de la que tienen a temperatura ambiente. La temperatura de funcionamiento de las bater\u00edas de iones de litio tradicionales oscila entre -20 \u2103 y +55\u2103. Sin embargo, en campos como el aeroespacial y el de los veh\u00edculos el\u00e9ctricos militares, se requiere que las bater\u00edas funcionen correctamente a -40. Por lo tanto, es de gran importancia mejorar las propiedades a baja temperatura de las bater\u00edas de iones de litio.<\/p>

Factores que limitan el rendimiento a baja temperatura de las bater\u00edas de iones de litio<\/h2>

A baja temperatura, la viscosidad del electrolito aumenta e incluso se solidifica parcialmente, lo que provoca la disminuci\u00f3n de la conductividad de la bater\u00eda de iones de litio. La compatibilidad entre el electrolito, el \u00e1nodo y el separador empeora a baja temperatura.<\/p>

\"A<\/p>

En un entorno de baja temperatura, el \u00e1nodo de la bater\u00eda de iones de litio se precipita seriamente, y el litio met\u00e1lico precipitado reacciona con el electrolito, y la deposici\u00f3n del producto conduce al espesor de la interfaz de electrolito s\u00f3lido (SEI).<\/p>

A baja temperatura, el sistema de difusi\u00f3n de la bater\u00eda de iones de litio disminuye y la resistencia a la transferencia de carga aumenta considerablemente.<\/p>

Factores que afectan al rendimiento a baja temperatura de las bater\u00edas de iones de litio<\/h2>

\u2460 El electrolito tiene la mayor influencia en el rendimiento a baja temperatura de la bater\u00eda de iones de litio, y la composici\u00f3n y las propiedades f\u00edsicas y qu\u00edmicas del electrolito tienen una influencia importante en el rendimiento a baja temperatura de la bater\u00eda.<\/p>

Los problemas a los que se enfrenta el ciclo de la bater\u00eda a baja temperatura son: la viscosidad del electrolito ser\u00e1 mayor, la velocidad de conducci\u00f3n de los iones se ralentizar\u00e1, lo que provocar\u00e1 el desajuste de la velocidad de migraci\u00f3n de electrones del circuito externo, por lo que la bater\u00eda presentar\u00e1 una polarizaci\u00f3n grave, y la capacidad de carga y descarga disminuir\u00e1 bruscamente. Especialmente cuando se carga a baja temperatura, los iones de litio pueden formar f\u00e1cilmente dendritas de litio en la superficie del \u00e1nodo, provocando el fallo de la bater\u00eda.<\/p>

El rendimiento a baja temperatura del electrolito est\u00e1 estrechamente relacionado con el tama\u00f1o de la conductividad del propio electrolito. La conductividad del electrolito es grande y la transferencia de iones es r\u00e1pida, por lo que se puede reproducir m\u00e1s capacidad a baja temperatura. Cuanto m\u00e1s se disocia el litio en el electrolito, m\u00e1s migraciones y mayor es la conductividad. Cuanto mayor sea la conductividad, m\u00e1s r\u00e1pida ser\u00e1 la tasa de conducci\u00f3n de iones, menor la polarizaci\u00f3n y mejor ser\u00e1 el rendimiento de la bater\u00eda a baja temperatura.<\/p>

Por lo tanto, una alta conductividad es una condici\u00f3n necesaria para lograr un buen rendimiento a baja temperatura de las bater\u00edas de iones de litio.<\/p>

La conductividad del electrolito est\u00e1 relacionada con su composici\u00f3n. Reducir la viscosidad del disolvente es una de las formas de mejorar la conductividad del electrolito. La buena fluidez del disolvente a baja temperatura es la garant\u00eda del transporte de iones, y la pel\u00edcula de electrolito s\u00f3lido formada por el electrolito en el \u00e1nodo es tambi\u00e9n la clave para afectar a la conducci\u00f3n de iones de litio a baja temperatura, y la RSEI es la principal impedancia de la bater\u00eda de iones de litio a baja temperatura.<\/p>

\"El<\/p>

\u2461El principal factor que limita el rendimiento a baja temperatura de las bater\u00edas de iones de litio es el r\u00e1pido aumento de la impedancia de difusi\u00f3n del Li+ a baja temperatura, m\u00e1s que la membrana SEI.<\/p>

Comportamiento a baja temperatura de materiales cat\u00f3dicos para bater\u00edas de iones de litio<\/h2>

Rendimiento a baja temperatura del material cat\u00f3dico con estructura en capas<\/h4>

La estructura en capas es el primer material de c\u00e1todo disponible comercialmente para bater\u00edas de iones de litio, que no s\u00f3lo tiene el incomparable rendimiento de velocidad de un canal unidimensional de difusi\u00f3n de iones de litio, sino que tambi\u00e9n tiene la estabilidad estructural de un canal tridimensional. Las sustancias representativas son LiCoO2, Li(Co1-XNix)O2 y Li(Ni,Co,Mn)O2.<\/p>

Xie Xiaohua et al. tomaron LiCoO2\/MCMB como objeto de investigaci\u00f3n y probaron sus caracter\u00edsticas de carga-descarga a baja temperatura.Los resultados muestran que la plataforma de descarga disminuye de 3,762V(0\u2103) a 3,207V(-30 \u2103) con la disminuci\u00f3n de la temperatura. La capacidad total de la bater\u00eda disminuy\u00f3 de 78,98mA-h(0\u2103) a 68,55mA-h(-30 \u2103).<\/p>

Rendimiento a baja temperatura del material cat\u00f3dico con estructura de espinela<\/h4>

Material cat\u00f3dico LiMn2O4 de estructura espinela, porque no contiene elemento Co, por lo que tiene la ventaja de su bajo coste y nula toxicidad.<\/p>

Sin embargo, los estados de valencia variables del Mn y el efecto Jahn-Teller del Mn3+ provocan la inestabilidad estructural y la escasa reversibilidad del componente.<\/p>

Peng Zhengshun et al. se\u00f1alaron que los diferentes m\u00e9todos de preparaci\u00f3n tienen una gran influencia en el rendimiento electroqu\u00edmico de los materiales cat\u00f3dicos de LiMn2O4. Tomando el Rct como ejemplo, el Rct del LiMn2O4 sintetizado por el m\u00e9todo de fase s\u00f3lida a alta temperatura es significativamente mayor que el sintetizado por el m\u00e9todo sol-gel, y este fen\u00f3meno tambi\u00e9n se refleja en el coeficiente de difusi\u00f3n de los iones de litio. La raz\u00f3n principal es que los diferentes m\u00e9todos de s\u00edntesis tienen gran influencia en la cristalinidad y morfolog\u00eda de los productos.<\/p>

\"Caracter\u00edsticas<\/p>

Rendimiento a baja temperatura de los materiales cat\u00f3dicos para el sistema de fosfato<\/h4>

El LiFePO4, junto con los materiales ternarios, se ha convertido en el principal material de c\u00e1todo para las bater\u00edas de potencia debido a su excelente estabilidad de volumen y seguridad. El rendimiento a baja temperatura del fosfato de hierro de litio se debe principalmente a que su material en s\u00ed es un aislante, baja conductividad electr\u00f3nica, mala difusi\u00f3n de iones de litio, mala conductividad el\u00e9ctrica a baja temperatura, por lo que la resistencia interna de la bater\u00eda aumenta, la influencia de la polarizaci\u00f3n es grande, la carga y descarga de la bater\u00eda se bloquea, por lo que el rendimiento a baja temperatura no es ideal.<\/p>

Al estudiar el comportamiento de carga-descarga de LiFePO4 a baja temperatura, Gu Yijie et al. descubrieron que su eficiencia coul\u00f3mbica disminu\u00eda de 100% a 55\u2103 a 96% a 0\u2103 y 64% a -20 \u2103, respectivamente. La tensi\u00f3n de descarga disminuye de 3,11 V a 55 \u2103 a 2,62 V a -20 \u2103.<\/p>

Xing et al. modificaron LiFePO4 con nanopart\u00edculas de carbono y descubrieron que el rendimiento electroqu\u00edmico de LiFePO4 era menos sensible a la temperatura y su rendimiento a baja temperatura mejoraba tras la adici\u00f3n de nanopart\u00edculas de carbono. Tras la modificaci\u00f3n, la tensi\u00f3n de descarga de LiFePO4 disminuye de 3,40V a 25\u2103 a 3,09V a -25 \u2103, disminuyendo s\u00f3lo 9,12%. La eficiencia de la c\u00e9lula es de 57,3% a -25 \u2103, superior a 53,4% sin nanopart\u00edculas de carbono.<\/p>

El LiMnPO4 ha despertado mucho inter\u00e9s \u00faltimamente. El LiMnPO4 presenta las ventajas de un alto potencial (4,1V), ausencia de contaminaci\u00f3n, bajo precio y gran capacidad espec\u00edfica (170mAh\/g), entre otras. Sin embargo, debido a la menor conductividad i\u00f3nica de LiMnPO4 que LiFePO4, en la pr\u00e1ctica se suele utilizar Fe para sustituir parcialmente al Mn y formar la soluci\u00f3n s\u00f3lida LimN0.8Fe0.2Po4.<\/p>

Comportamiento a baja temperatura de materiales an\u00f3dicos para bater\u00edas de iones de litio<\/h2>

En comparaci\u00f3n con el material del c\u00e1todo, el deterioro a baja temperatura del material del \u00e1nodo de la bater\u00eda de iones de litio es m\u00e1s grave, principalmente por las tres razones siguientes:<\/p>

Cuando la bater\u00eda se carga y descarga a baja temperatura, la polarizaci\u00f3n de la bater\u00eda es grave, y una gran cantidad de metal de litio se deposita en la superficie del electrodo negativo, y los productos de reacci\u00f3n del metal de litio y el electrolito generalmente no tienen conductividad.<\/p>

Desde la perspectiva de la termodin\u00e1mica, el electrolito contiene un gran n\u00famero de C - O, C - N y otros grupos polares, que pueden reaccionar con el material negativo, y la pel\u00edcula SEI formada por el electrolito es m\u00e1s susceptible a las bajas temperaturas.<\/p>

Es dif\u00edcil insertar litio en \u00e1nodo de carbono a baja temperatura, y hay asimetr\u00eda de carga y descarga.<\/p>

Investigaci\u00f3n sobre el electrolito criog\u00e9nico<\/h2>

El electrolito desempe\u00f1a el papel de la transferencia de Li+ en la bater\u00eda de iones de litio, y su conductividad i\u00f3nica y el rendimiento de formaci\u00f3n de la pel\u00edcula SEI tienen un impacto significativo en el rendimiento a baja temperatura de la bater\u00eda. Hay tres \u00edndices principales para juzgar las ventajas y desventajas del electrolito de baja temperatura: conductividad i\u00f3nica, ventana electroqu\u00edmica y reactividad del electrodo.<\/p>

\"En<\/p>

El nivel de estos tres indicadores depende en gran medida de la composici\u00f3n del material: disolvente, electrolito (sal de litio) y aditivos. Por lo tanto, el estudio del rendimiento a baja temperatura del electrolito es de gran importancia para comprender y mejorar el rendimiento a baja temperatura de la bater\u00eda.<\/p>

En comparaci\u00f3n con los carbonatos de cadena, los carbonatos c\u00edclicos tienen una estructura compacta, mayor fuerza, punto de fusi\u00f3n y viscosidad m\u00e1s elevados. Sin embargo, debido a la gran polaridad de la estructura anular, suele tener una gran constante diel\u00e9ctrica. La gran constante diel\u00e9ctrica del disolvente EC, su alta conductividad i\u00f3nica y su excelente rendimiento en la formaci\u00f3n de pel\u00edculas impiden eficazmente la coinserci\u00f3n de mol\u00e9culas de disolvente, lo que lo hace indispensable. Por lo tanto, el sistema com\u00fan de l\u00edquidos electrol\u00edticos de baja temperatura se basa principalmente en EC, y luego se mezcla con disolventes de mol\u00e9culas peque\u00f1as con bajo punto de fusi\u00f3n.<\/p>

La sal de litio es un componente importante del electrolito. Las sales de litio en el electrolito no s\u00f3lo pueden mejorar la conductividad i\u00f3nica de la soluci\u00f3n, sino tambi\u00e9n reducir la distancia de difusi\u00f3n del Li+ en la soluci\u00f3n. En general, cuanto mayor es la concentraci\u00f3n de Li+ en la soluci\u00f3n, mayor es la conductividad i\u00f3nica. Sin embargo, la concentraci\u00f3n de i\u00f3n litio en el electrolito no guarda una relaci\u00f3n lineal con la concentraci\u00f3n de sal de litio, sino parab\u00f3lica. Esto se debe a que la concentraci\u00f3n de i\u00f3n litio en el disolvente depende de la disociaci\u00f3n y asociaci\u00f3n de la sal de litio en el disolvente.<\/p>

Estudios de otros factores<\/h2>

Adem\u00e1s del pack de bater\u00edas, los factores tecnol\u00f3gicos del funcionamiento real tambi\u00e9n tendr\u00e1n un gran impacto en el rendimiento de la bater\u00eda.<\/p>

Proceso de preparaci\u00f3n<\/h4>

Yaqub et al. estudiaron el efecto de la carga del electrodo y el grosor del revestimiento sobre el rendimiento a baja temperatura de la bater\u00eda Lini0.6Co0.2Mn0.2O2 \/Grafito y descubrieron que, en t\u00e9rminos de tasa de retenci\u00f3n de capacidad, cuanto menor era la carga del electrodo y m\u00e1s fina la capa de revestimiento, mejor era su rendimiento a baja temperatura.<\/p>

Estado de carga y descarga<\/h4>

Petzl et al. estudiaron la influencia del estado de carga y descarga a baja temperatura en la duraci\u00f3n del ciclo de la bater\u00eda, y descubrieron que una gran profundidad de descarga causar\u00eda una gran p\u00e9rdida de capacidad y reducir\u00eda la duraci\u00f3n del ciclo.<\/p>

\"Estado<\/p>

Otros factores<\/h4>

La superficie, el di\u00e1metro de los poros, la densidad del electrodo, la humectabilidad del electrodo y el electrolito y el separador afectan al rendimiento a baja temperatura de la bater\u00eda de iones de litio. Adem\u00e1s, no se puede ignorar la influencia de los defectos del material y del proceso en el rendimiento a baja temperatura de la bater\u00eda.<\/p>

Conclusi\u00f3n<\/h2>

Para garantizar el rendimiento a baja temperatura de las bater\u00edas de iones de litio, se deben tener en cuenta los siguientes puntos:<\/p>

\u2460 Formar una pel\u00edcula SEI fina y densa;<\/p>

\u2461 Garantizar que el Li+ tenga un gran coeficiente de difusi\u00f3n en la sustancia activa;<\/p>

\u2462 El electrolito tiene una alta conductividad i\u00f3nica a baja temperatura.<\/p>

Adem\u00e1s, la investigaci\u00f3n puede ser otra forma de estudiar otro tipo de bater\u00edas de iones de litio: las bater\u00edas de iones de litio totalmente s\u00f3lidas. En comparaci\u00f3n con las bater\u00edas de iones de litio convencionales, se espera que las bater\u00edas de iones de litio totalmente s\u00f3lidas, especialmente las bater\u00edas de iones de litio de pel\u00edcula fina totalmente s\u00f3lidas, resuelvan por completo los problemas de atenuaci\u00f3n de la capacidad y seguridad de los ciclos de las bater\u00edas utilizadas a bajas temperaturas.<\/p><\/div>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Lithium battery get low in winter?The low temperature performance of lithium battery Since entering the market, lithium ion battery has been widely used for its advantages such as long life, large capacity and no memory effect. There are some problems in lithium ion battery at low temperature, such as low capacity, serious attenuation, poor cycle […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":31192,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_lmt_disableupdate":"","_lmt_disable":"","site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"default","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","ast-disable-related-posts":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[1,211,151],"tags":[7,117,8,130,153],"class_list":["post-31161","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-battery-materials","category-lithium-battery-technology","category-lithium-ion-battery-knowledge","tag-battery","tag-battery-cell","tag-energy","tag-lithium-battery","tag-lithium-ion-battery"],"modified_by":"tycorun666","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/31161","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=31161"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/31161\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/31192"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=31161"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=31161"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=31161"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}