El sistema de batería de iones de litio con prelitificación muestra alta potencia, larga vida útil y buen rendimiento a baja temperatura.

Recientemente, los investigadores de iChEM, el profesor Wangyonggang de la Universidad de Fudan y su equipo utilizaron un método simple de prelitificación para construir el sistema de batería de iones de litio Li2V2 (PO4) 3 / LixC, que muestra alta potencia, larga vida útil y buen rendimiento criogénico.

En los últimos años, los vehículos eléctricos que funcionan con baterías de iones de litio se están desarrollando rápidamente. Sin embargo, es bien sabido que el rendimiento de las baterías de iones de litio disminuye rápidamente a medida que disminuyen las temperaturas. Esto limitará en gran medida el uso de vehículos eléctricos en invierno o en algunas zonas frías.

Los estudios anteriores demostraron que, además de la baja conductividad iónica de los electrolitos a bajas temperaturas, el rendimiento a baja temperatura de las baterías de iones de litio convencionales basadas en electrodos negativos de grafito también está limitado por la disolución / disolvente de iones de litio dentro y fuera del grafito. a bajas temperaturas. En respuesta a este problema, el grupo utilizó un electrodo negativo de carbono duro prelitificado para reemplazar el electrodo negativo de grafito tradicional y se combinó positivamente con fosfato de litio y vanadio (Li2V2 (PO4) 3) para formar un nuevo sistema de batería.

En los últimos años, el carbono duro pre-litio (carbono duro elitiado) se ha aplicado a condensadores de iones de litio híbridos y ha demostrado excelentes propiedades electroquímicas. Sin embargo, el proceso de prelitificación es complejo y costoso. Implica el uso de electrodos de litio puro y tiene posibles riesgos de seguridad. En este estudio, los investigadores utilizaron inteligentemente el proceso de eliminación de delitio de varios pasos del material del electrodo positivo Li3V2 (PO4) 3 para lograr la prelitificación del carbono duro.

Durante el primer proceso de carga, los iones de litio se eliminan del polo positivo para formar Li2V2 (PO4) 3, mientras que los iones de litio eliminados se incrustan en el electrodo negativo de carbono duro y forman un electrodo negativo de carbono duro de prelitio (LixC). Posteriormente, Li2V2 (PO4) 3 y LixC formaron un sistema de batería de iones de litio. Cuando se carga con 4,3 V a 3,5, la batería exhibe una alta potencia y una larga vida similar a un supercondensador.

Además, aunque se utilizó el electrolito convencional LB303, la batería mostró un excelente rendimiento criogénico. A menos 40 grados Celsius, su capacidad puede mantener el 67% de la capacidad a temperatura ambiente, mucho mejor que las baterías de iones de litio convencionales. Esto se debe principalmente al buen rendimiento a baja temperatura del material del electrodo positivo cubierto por nanopartículas de carbono Li2V2 (PO4) 3 y al proceso dinámico relativamente rápido del electrodo negativo de carbono duro prelitificado a bajas temperaturas.

Sin embargo, vale la pena señalar que solo una parte de la capacidad de Li3V2 (PO4) 3 se usa en este sistema de batería, y la densidad de energía es limitada, lo que lo hace más adecuado para las baterías de arranque. Además, a medida que disminuye la temperatura, la conductividad iónica del electrolito disminuye rápidamente, aumentando la resistencia interna de la batería, de modo que la batería presenta una polarización significativa a bajas temperaturas. En el estudio de seguimiento, se necesita un mayor desarrollo de electrolitos criogénicos de alto rendimiento para mejorar el rendimiento electroquímico de tales baterías a bajas temperaturas.

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