予備リチウム化されたリチウムイオン電池システムは、高出力、長寿命、優れた低温性能を発揮します。

最近、iChEMの研究者である復旦大学のWangyonggang教授と彼のチームは、単純な予備リチウム化法を使用して、高出力、長寿命、および優れた極低温性能を示すLi2V2（PO4）3 / LixCリチウムイオン電池システムを構築しました。

近年、リチウムイオン電池を搭載した電気自動車が急速に発展しています。しかし、リチウムイオン電池の性能は、温度が下がると急激に低下することはよく知られています。これにより、冬や一部の寒冷地での電気自動車の使用が大幅に制限されます。

以前の研究では、低温での電解質の低いイオン伝導性に加えて、グラファイト負極に基づく従来のリチウムイオン電池の低温性能は、グラファイトの内外でのリチウムイオンの溶解/溶媒によっても制限されることが示されました低温で。この問題に対応して、グループは、従来のグラファイト負極の代わりに予備リチウム化ハードカーボン負極を使用し、リン酸バナジウムリチウム（Li2V2（PO4）3）と積極的に組み合わせて新しいバッテリーシステムを形成しました。

近年、プレリチウムハードカーボン（リチウム化ハードカーボン）がハイブリッドリチウムイオンコンデンサに適用され、優れた電気化学的特性を示しています。ただし、石化前のプロセスは複雑でコストがかかります。純粋なリチウム電極の使用が含まれ、潜在的なセキュリティリスクがあります。この研究では、研究者らは、Li3V2（PO4）3正極材料の多段階脱リチウム除去プロセスを巧みに使用して、硬質炭素の予備リチウム化を実現しました。

最初の充電プロセス中に、リチウムイオンが正極から除去されてLi2V2（PO4）3を形成し、除去されたリチウムイオンが硬質炭素負極に埋め込まれてプレリチウム硬質炭素負極（LixC）を形成します。その後、Li2V2（PO4）3とLixCはリチウムイオン電池システムを形成しました。 3.5で4.3Vで充電すると、バッテリーはスーパーキャパシターと同様に高電力と長寿命を示します。

また、従来の電解液LB303を使用しましたが、優れた極低温性能を発揮しました。摂氏マイナス40度で、その容量は室温容量の67％を維持でき、従来のリチウムイオン電池よりもはるかに優れています。これは主に、カーボンナノ粒子Li2V2（PO4）3で覆われた正極材料の優れた低温性能と、低温での予備リチウム化硬質カーボン負極の比較的迅速な動的プロセスによるものです。

ただし、このバッテリーシステムではLi3V2（PO4）3の容量の一部しか使用されておらず、エネルギー密度が制限されているため、バッテリーの始動に適しています。さらに、温度が下がると、電解質のイオン伝導度が急速に低下し、バッテリーの内部抵抗が増加するため、バッテリーは低温で大きな分極を示します。追跡調査では、低温でのそのような電池の電気化学的性能を改善するために、高性能極低温電解質のさらなる開発が必要です。

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