Отрицательное воздействие высокой температуры на Литиевые батареи

Высокая температура оказывает комплексное и необратимое воздействие на литиевые аккумуляторы. Основные проблемы заключаются в следующем:

1. Снижение емкости и сокращение срока службы (наиболее распространенное последствие)

Механизм: Повышенные температуры ускоряют побочные реакции в электрохимической системе аккумулятора, такие как разложение электролита и реакция активных ионов лития с электролитом с образованием слоя твердого электролита (SEI). Непрерывный рост слоя SEI необратимо расходует активный литий и электролит, что приводит к необратимой потере емкости.

Проявление: заметное снижение срока службы аккумулятора. После полной зарядки время его работы сокращается. Общее правило: при повышении средней рабочей температуры на каждые 10°C срок службы аккумулятора может сократиться вдвое.

2. Снижение производительности

Механизм: увеличение внутреннего сопротивления. Высокая температура может временно снизить внутреннее сопротивление и немного улучшить разрядные характеристики, но длительное воздействие ускоряет рост SEI, что приводит к постоянному увеличению внутреннего сопротивления.

Проявление: большие колебания напряжения во время зарядки/разрядки, более слабая выходная мощность — например, электромобиль с меньшим ускорением или смартфон с задержками во время игр.

3. Риски безопасности (наиболее серьезные последствия)

Механизм: Высокие температуры могут спровоцировать тепловой разгон — порочный самоускоряющийся цикл обратной связи:

• Повышенная температура разлагает слои SEI, выделяя тепло.
• Тепло еще больше повышает температуру элемента, вызывая усадку/плавление сепаратора, что приводит к внутренним коротким замыканиям.
• Электролитные и катодные материалы разлагаются под воздействием тепла, выделяя еще больше тепла и горючих газов.
• В конечном итоге это может привести к пожару или взрыву.

Проявление: Вздутие, выделение дыма, пожар.

Решения и стратегии смягчения последствий

Решение проблем, связанных с высокими температурами, требует объединения усилий в области проектирования ячеек, управления системой и практик конечного пользователя.

1. Конструкция ячеек и уровень материалов (определяется производителями)

Материалы, устойчивые к высоким температурам: используйте более безопасные и стабильные химические составы, такие как LiFePO₄ (LFP), которые изначально обладают более высокой термостойкостью по сравнению с NMC. Используйте сепараторы с керамическим покрытием, обладающие более высокой термостойкостью, и огнестойкие электролитные добавки.

Оптимизированная конструкция конструкции: такие методы, как штабелирование, большая площадь поверхности электродов и оптимизированная конструкция выводов, снижают внутреннее сопротивление и тепловыделение.

2. Проектирование системы и уровень BMS (под руководством производителей продукции)

Это основа обеспечения безопасности аккумуляторных батарей, и EverExceed предлагает передовые системы управления аккумуляторными батареями (BMS) для удовлетворения этих требований.

Контроль температуры: внутри рюкзака стратегически размещено несколько датчиков для контроля температуры в режиме реального времени.

Решения по управлению тепловым режимом:

Пассивное воздушное охлаждение: естественная конвекция или охлаждение с помощью вентилятора, экономично для небольших применений.

Активное жидкостное охлаждение: циркуляция охлаждающей жидкости по внутренним трубкам для эффективного рассеивания тепла — основное решение для электромобилей и мощных приложений.

Прямое охлаждение хладагентом: использование хладагента из системы кондиционирования воздуха для максимальной эффективности охлаждения.

Интеллектуальное управление зарядом/разрядом: система EverExceed BMS интеллектуально регулирует мощность заряда и разряда в зависимости от температуры аккумуляторных элементов. Например, при высоких температурах зарядка замедляется или приостанавливается до восстановления безопасных условий.

✅ Заключение

Высокая температура ускоряет деградацию литиевых аккумуляторов, снижает их ёмкость и значительно увеличивает риски безопасности. Решения требуют системного подхода:

Для производителей аккумуляторов: инновации в материалах и конструкции для повышения термостойкости.

Для системных интеграторов: внедрение современных систем BMS и эффективных решений по управлению тепловым режимом, таких как жидкостное охлаждение.

Для конечных пользователей: понимание того, что литиевые батареи «чувствительны к теплу», избегание длительного воздействия высоких температур и выработка полезных привычек использования.

EverExceed, с многолетним опытом работы в литиевые батареи и решения для хранения энергии , предлагает высокобезопасные технологии LiFePO₄, интеллектуальные системы управления аккумуляторными батареями (BMS) и передовые системы охлаждения. Наши решения гарантируют надежность, безопасность и долговечность телекоммуникационного оборудования, центров обработки данных, электромобилей и промышленных систем хранения энергии даже в условиях высоких температур.