Pikka aega on liitiumraudse fosfaatpatareisid märgistatud kui "külmatundlikke" nende madala temperatuuri jõudluse puuduste tõttu - nende tühjendusmaht on ainult 50% toatemperatuurist -20 kraadi juures, mis muudab keeruliseks täita talvise elektrisõiduki ja välistingimustes energiate hoidmise vajadusi Põhja -Hiinas. Kuid liitiumraudse fosfaatpatareide uus põlvkond kirjutab selle mõistmise ümber materjalide modifitseerimise ja struktuuriinnovatsiooni kaudu, muutes "külmakindlaks" liitiumraudse fosfaadi uueks valikuks madala temperatuuriga stsenaariumide jaoks.
1 Positiivne elektroodimaterjali modifikatsioon: ioonide difusiooni "rohelise kanali" avamine
Põhiline läbimurre seisneb positiivsete elektroodimaterjalide dopingu modifikatsioonis. Liitiumiioonide difusiooni kanaleid saab liitiumiioonide difusioonikanaleid laiendada selliseid elemente nagu nioobium ja vanaadium. Teatud ettevõtte välja töötatud "niobiumi legeeritud liitiumfosfaat" on suurendanud tühjendusmahu säilitamise määra 75% -ni -30 kraadi juures, mis on 25 protsendipunkti kõrgem kui tavalistest toodetest. Kombineerituna nanomõõtmeliste osakeste disainiga (osakeste suurus on vähenenud 2 μm kuni 500 nm), lüheneb liitiumioonide migratsiooni kaugus ja 1C tühjendusmaht -20 kraadi ulatuses ulatub 80% -ni toatemperatuurist, mis on piisav elektrisõidukite toetamiseks talvel üle 200 kilomeetri.
Pinnakatetehnoloogia moodustab "kaitsekile". Lipov3 kihi kihiga liitium -raudfosfaatosakeste pinna katmine, paksusega umbes 5Nm, võib vähendada elektrolüütide lagunemist madalatel temperatuuridel, takistamaks liitiumi ioonide juhtivust. Testid on näidanud, et kapseldamisega töödeldud akulakkude võimsuse säilitamiskiirus ulatub 70% -ni pärast 500 tsüklit -20 kraadi, mis on 20% kõrgem kui töötlemata rakkudel.
2 Elektrolüütide innovatsioon: ioonmaantee külmumispunktide alandamiseks
Elektrolüütide valemi optimeerimine on võrdselt ülioluline. Traditsiooniliste elektrolüütide viskoossus suureneb madalatel temperatuuridel, mis takistab ioonide juhtivust. "Madala külmumispunkti elektrolüütide" uus põlvkond kasutab dimetüülkarbonaadi ja etüültmetüülkarbonaadi segatud lahustit (suhe 3: 7) koos uue liitiumsoolaga lifsiga (liitium difluorosulfonüülimiid), mis säilitab 0,5 ms/cm -ga juhitavuse -40 astmel, mis on kolme ajaga. Pärast selle lahenduse kasutuselevõttu võib teatud välistingimustes toiteallika ettevõtte liitiumfosfaatrakud pakkuda sülearvutitele pidevat energiat 6 tundi -25 -kraadises keskkonnas, mis on senisest 3 tundi pikem.
Lisandite täpne kasutamine suurendab veelgi jõudlust. 0,5% etüleenkarbonaadi (VC) lisamine võib SEI -kile stabiliseerida ja vähendada membraani rebenemist madalatel temperatuuridel; 1% fluoritud vinüülkarbonaadi (FEC) lisamine võib parandada elektrolüüdi madala temperatuuri voolavust. Kahe lisaaine sünergistlik toime suurendab akuelemendi tühjendusplatoo 0,2 V võrra -30 kraadi, mille tulemuseks on stabiilsem energiatoodang.
3 Struktuurinnovatsioon: "madala temperatuuri kujundamine" praeguse tee optimeerimiseks
"Gradiendi elektroodiplaadi" kujundus näitab positiivse elektroodimaterjali seestpoolt "suure juhtivusega suure mahutavuse" gradiendijaotust. Elektroonilise juhtivuse suurendamiseks lisatakse sisekihile grafeen (5% sisaldus), samal ajal kui väliskiht säilitab suure osa aktiivsete materjalide (95%), tasakaalustades madala temperatuuri juhtivuse ja võimekuse. Polaarkõrv võtab kasutusele "multipoli kõrva" struktuuri, suurendades traditsioonilisi 2 polaarkõrva 8 -ni, vähendades praegust kogumisrada, vähendades oomilist impedantsi madalatel temperatuuridel ning parandades laadimis- ja tühjendamise tõhusust 15% -20 -ga -20 kraadi juures.
Sama oluline on akuelementide korpuse termiline haldamise disain. Võrreldes terasest kestaga, mis soodustab välist soojusülekannet, väheneb alumiiniumplastilise kile pehme pakendistruktuur; Kõrvariietega sisemiselt varustatud kuumus viiakse raku keskpunktist servadeni, hoides temperatuuride erinevusi raku sees 5 kraadi jooksul -20 kraadi, et vältida kohalike madalate temperatuuride põhjustatud mahute lagunemist.
Tänapäeval on paljudes kohtades maandunud madala temperatuuriga liitiumi fosfaatpatareid: pärast kirdeosas asuvasse elektri taksosse paigaldamist on talvevahemikku suurendatud 300 kilomeetrini; Mongoolias asuv majapidamise energiasalvestussüsteem kasutab seda akuelementi, mis suudab siiski tagada kütteseadmete töö -30 kraadi; Isegi Antarktika uurimisjaamades toimib see varuenergiaallikana, lahendades traditsiooniliste akude probleemi madalatel temperatuuridel. See madala temperatuuriga läbimurre on pidevalt laiendanud liitiumraudse fosfaadi rakenduspiire, moodustades tasakaalustatuma konkurentsimustri koos kolmeastmelise liitiumiga energiasalvestuse ja toitepatareide valdkonnas.