Температура литиевой батареи слишком высока, более 45 ℃. Литий-ионные батареи все более широко используются в производстве и жизни людей, в результате чего температура окружающей среды становится основной проблемой, условно говоря, литиевые батареи легче создавать проблемы безопасности. Поэтому в условиях высокой температуры необходимо проверить работоспособность литиевых батарей при высоких температурах и сравнить их с данными испытаний при нормальной температуре. Неправильное обращение или неправильное использование литий-ионного аккумулятора, например, использование при высокой температуре или отказ управления зарядным устройством, может вызвать бурную химическую реакцию внутри аккумулятора, выделяя большое количество тепла, если тепло рассеивается слишком поздно и быстро накапливаются внутри батареи, батарея может протечь, выйти из строя, задымиться и другие явления, серьезное возгорание батареи и взрыв.

Химические реакции, происходящие в аккумуляторах при высоких температурах, в основном включают:

(1) Разложение пленки SEI: защитная пленка метастабильна, разложение и выделение тепла происходят при 90-120 ° C.
(2) Реакция внедренного лития и электролита: выше 120 ° C мембрана не может отрезать контакт между отрицательным электродом и электролитом, а также литием, внедренным в отрицательный электрод, и происходит экзотермическая реакция электролита.
(3) Разложение электролита: разложение происходит при температуре выше 200 ° C и выделении тепла.
(4) Разложение положительного активного материала: в состоянии окисления положительный материал будет экзотермически разлагаться и выделять кислород, что приведет к экзотермической реакции с электролитом, или положительный материал будет вступать в реакцию непосредственно с электролитом.
(5) экзотермическая реакция между внедренным литием и фторидным связующим.
Было изучено влияние высокой температуры на производительность цилиндрической батареи емкостью 2 Ач (материал положительного электрода NCM, использование связующего PVdF, материал отрицательного электрода, углерод, использование связующего CMC/SBR), и сравнивались условия эксплуатации двух батарей при различных высоких температурах. :
Аккумулятор B2 — сначала цикл 2 раза при 60 °C, затем цикл при 85 °C.

Аккумулятор B3 — сначала цикл 2 раза при 60°C, затем цикл при 120°C.

Как видно из рисунка 4, после 26 циклов при температуре 85℃ потеря емкости батареи B2 составляет около 7,5%, а сопротивление батареи увеличивается на 100%. После 25 циклов при 120°С аккумулятор В3 теряет около 22% своей ёмкости и увеличивает сопротивление аккумулятора до 1115%.

Модель, показанная на рисунке 5, иллюстрирует изменения положительного электрода батареи при высокой температуре 120 ℃. При 120 ℃ часть положительного связующего ПВДФ мигрировала из области Части 1 на поверхность положительного электрода, что привело к уменьшению содержания связующего в области Части 1, а активный материал NMC-материала снизил способность электрохимической реакции из-за из-за отсутствия связующего. В части 2 эта часть представляет собой основную часть положительного электрода, содержание связующего в норме, высокая температура мало влияет, и активный материал может нормально реагировать.

Влияние высокой температуры на отрицательный электрод можно увидеть, анализируя поверхность отрицательного электрода (рис. 6). ИНЖИР. 6а показано исходное состояние отрицательного электрода. После циклической обработки при 85 ℃ на поверхности отрицательного электрода появляются общие фазы твердого электролита (РИС. 6b). Поверхность отрицательного электрода покрыта вновь образовавшимися веществами, в результате чего образуются небольшие сферические вещества, отличающиеся от исходной морфологии. SEI: Твердые. Электролитный интерфейс). При повышении температуры до 120°C генерируется больше SEI (рис. 6в, отрицательная поверхность покрывается большим количеством частиц), и более активные ионы лития расходуются, что приводит к снижению емкости.

ИНЖИР. 6 Морфологические изменения поверхности отрицательного электрода

Влияние высокой температуры на срок службы батареи
Слишком высокая рабочая температура: с одной стороны, электролит восстановления анода при низком потенциале в течение длительного времени вызывает потерю активных ионов лития, что приводит к снижению электрохимических характеристик; С другой стороны, высокая температура приводит к усилению побочной реакции электролита анодного восстановления, и неорганические продукты реакции откладываются на поверхности анода, что препятствует устранению ионов лития и ускоряет старение аккумулятора. . При высоких температурах усиливается побочная реакция аккумулятора, например, пленка SEI на поверхности отрицательного электрода будет разлагаться, ломаться или растворяться и т. д., что приводит к непрерывному расходованию ионов лития во время цикла работы при высоких температурах, и емкость быстро падает.
Исследования показали, что когда рабочая температура батареи превышает 40 °C, срок службы батареи сокращается вдвое на каждые 10 °C увеличения. Аккумуляторная батарея расположена близко к аккумуляторному отсеку нового энергетического автомобиля, и накопление тепла, генерируемое отдельной батареей, вызывает разницу температур внутри аккумуляторной батареи, что приводит к разным скоростям затухания одиночной батареи, разрушая идентичность батареи. и снижение производительности аккумуляторной батареи.
Температура аккумулятора положительно коррелирует с током заряда и разряда. Когда выполняются зарядка и разрядка небольшим током, самая высокая температура аккумуляторной батареи находится в положении, когда теплообмен с внешним миром не происходит легко; Когда зарядка и разрядка большого тока или конструкция полюсного уха необоснованны, самая высокая температура аккумуляторной батареи наблюдается в полюсном ушке.
Таким образом, рациональная конструкция системы охлаждения аккумулятора в соответствии с характеристиками силового аккумулятора и рабочей среды может не только улучшить выносливость автомобиля, но также повысить безопасность и надежность автомобиля.