저온 리튬 이온 배터리의 연구 상태 및 전망
군사 시빌리안 통합의 급속한 발전과 군사 및 민간 기술 및 현대화의 건설, 고원, 심해, 극지 지역 및 고도 및 공간과 같은 매우 차가운 지역과 같은 알파인 지역의 초-온도 리튬 이온 배터리에 대한 수요는 과학적 연구와 국방 전략에 대한 큰 의미가 높아지고 있습니다. 새로운 에너지 차량, 5G 기지국, 군용 드론 및 Beidou Navigation Systems 등의 적용에 적합합니다. 전통적인 리튬 이온 배터리는 더 이상 저온 환경에서 에너지 저장에 대한 수요를 충족시킬 수 없습니다. 저온 리튬 이온 배터리의 성능을 향상시키는 효과적인 방법은 세 가지 측면, 즉 배터리 재료의 수정, 전해질 부품 및 용매 구조 조정, 배터리 열 관리 시스템 (BTMS)의 설계, 각각 새로운 저임자 리튬-이온 배터리 시스템의 연구 및 개발에 제공됩니다.
키워드 : 리튬 이온 배터리; 저온; 현재 연구 상태
군사 및 민사 기술 및 현대화 건설뿐만 아니라 군사적 시빌리안 통합의 급속한 발전으로 인해 고원, 심해, 극지 지역 및 고고 및 공간과 같은 극도의 고속도로 지역과 같은 고산 지역에서는 극저온 및 초온 리튬 이온 배터리에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 위의 모든 지역은 가혹한 온도 환경에 있으며 전통적인 리튬 이온 배터리는 더 이상이 지역의 에너지 저장 및 방출에 대한 수요를 충족시킬 수 없습니다 [2].
군대에서 저온 리튬 이온 배터리의 적용은 육지, 바다, 공기 및 하늘과 같은 군대의 많은 지점을 포함합니다. 대형 군사 기지 나 단일 군인 분대, 공기 및 우주 차량 또는 수중 장비, Beidou 내비게이션 및 통신 시스템에서 무인 전투 항공기에 이르기까지 극저온 리튬 이온 배터리는 매우 중요한 역할을합니다.
민간인 측면에서, 새로운 에너지 차량 보조금 경사면과 여러 주요 전국 통신 사업자가 5G 기지국 에너지 저장 건설의 홍보 속도를 높이기 위해 새로운 에너지 차량 및 5G베이스 스테이션 수요에 적합합니다. 2021 년, 전력 배터리의 국내 설치 용량은 159.6 GWH에 도달했지만 겨울과 같은 극한의 기상 조건을 가진 지역 북부의 경우 새로운 에너지 차량의 범위는 마일리지의 심각한 영향을받습니다. 새로운 에너지 차량의 마일리지는 심각하게 영향을 받기 때문에 추운 환경에서 작동하도록 조정 된 저온 리튬 이온 배터리를 개발하는 것이 매우 중요합니다. 5G 기지국의 응용 분야에서, 저온 리튬 철 포스페이트 배터리의 결정적인 경쟁 우위는 업계에서 오랫동안 인식되어 왔으며, 리튬 철 박스 배터리에 의한 통신 신호 타워 백업 전원 배터리는 납산 배터리를 점차적으로 교체하기 위해 산업 개발의 불가피한 트렌드입니다.
온도는 충전 및 배출 공정에서 리튬 이온 배터리의 질량 전달 공정 및 전하 전달 공정에 영향을 미칩니다. 저온에서 리튬 이온의 동역학 속도의 둔화는 전기 화학적 성능에 영향을 미치는 가장 중요한 요소입니다. 그림 1은 저온에서 리튬 이온 배터리의 충전 과정의 개략도를 보여줍니다. (b) 용 매화\/탈산 과정; (c) 상 인터페이스에서 리튬 이온의 마이그레이션 (고체\/전해질 계면에서의 SEI 필름 및 음극\/전해질 계면에서의 CEI 필름 포함); (d) 고체에서 리튬 이온의 이동. 이들 과정 중 (a) 및 (d)는 질량 전달 공정이고 (b)와 (c)는 전하 전달 공정이다. 저온에서 전해질의 이온 전도도는 감소하고, 리튬 이온의 용 매화\/탈산이 더욱 어려워지고, 전극 활성 재료 내부와 고체 액체 상 계면에서 리튬 이온의 마이그레이션 속도는 극적으로 감소하여 배터리의 성능을 심각하게 저하시킨다; 양극의 표면은 리튬 도금 및 리튬 수지상 성장에 취약하여 배터리 고장을 유발하고 안전 위험을 초래합니다. 이러한 문제를 개선하기 위해 연구자들은 배터리 양성 및 음성 재료의 수정, 전해질 부품 및 용매 구조의 조정뿐만 아니라 합리적인 배터리 열 관리 시스템 (BTM)의 설계를 통해 배터리 양성 및 음성 재료의 조정을 통해 리튬 이온 배터리의 저온 성능을 향상 시켰습니다.
