Использование литиевых батарей в условиях низкой температуры ограничено. Помимо серьезного падения разрядной емкости, литиевые батареи невозможно заряжать при низкой температуре батареи. Когда аккумулятор заряжается при низкой температуре, внедрение ионов лития на графитовый электрод аккумулятора и реакция литиевого покрытия существуют одновременно и конкурируют друг с другом. В условиях низкой температуры батареи диффузия ионов лития в графите тормозится, проводимость электролита снижается, что приводит к снижению скорости интеркаляции, и на поверхность графита легче наносить литий. Основной причиной снижения срока службы литий-ионных аккумуляторов при их использовании при низких температурах аккумуляторов является увеличение внутреннего сопротивления и потеря емкости из-за выпадения ионов лития.

1. Влияние низкой температуры на разрядную емкость аккумулятора.
По мере повышения температуры емкость постепенно увеличивается. Производительность при -20℃ эквивалентна лишь примерно 60% мощности при 15℃. Помимо емкости, с ростом температуры снижается и напряжение холостого хода аккумулятора. Мы все знаем, что энергия, содержащаяся в аккумуляторе, является произведением емкости и напряжения на клеммах. Когда оба кратных падают, энергия в батарее должна представлять собой суперпозицию эффектов снижения обоих. Когда температура батареи ниже, активность материала положительного электрода снижается, поэтому количество ионов лития, которые могут перемещаться и создавать ток разряда, уменьшается, что является основной причиной снижения емкости.
2. Влияние низкой температуры на внутреннее сопротивление аккумулятора.
В любой ситуации зарядки внутреннее сопротивление аккумулятора значительно увеличивается при понижении температуры. Чем ниже заряд, тем больше внутреннее сопротивление, и эта тенденция остается постоянной в зависимости от температуры. Когда температура батареи низкая, диффузия и подвижность заряженных ионов в положительных и отрицательных материалах ухудшаются, и становится трудно пройти через пассивирующую пленку между электродом и электролитом. Скорость переноса в электролите также снижается, и в процессе переноса выделяется большое количество дополнительного тепла. После того, как ионы лития достигают отрицательного электрода, диффузия внутри отрицательного материала также становится негладкой. На протяжении всего процесса движение заряженных ионов становится очень затрудненным. Внешне это означает, что внутреннее сопротивление ячейки возросло.
3, внутренняя побочная реакция литий-ионного аккумулятора при низкой температуре аккумулятора

Производительность литий-ионных аккумуляторов серьезно снижается при низких температурах, а также возникают некоторые побочные реакции во время зарядки и разрядки литий-ионных аккумуляторов. Эти побочные реакции представляют собой в основном необратимые реакции между ионами лития и электролитом, которые приводят к снижению емкости литиевой батареи и дальнейшему ухудшению ее характеристик. Расход проводящего активного материала приводит к снижению емкости. Учитывая потенциал положительных и отрицательных электродов батареи, эти побочные реакции чаще возникают на отрицательной стороне, чем на положительной. Поскольку потенциал материала отрицательного электрода намного ниже, чем потенциал материала положительного электрода, отложения побочных реакций ионов и растворителей электролита осаждаются на поверхности электрода, образуя пленку SEI. Импеданс пленки SEI является одним из факторов, вызывающих отрицательное перенапряжение. Когда батарея подвергается дальнейшей циклической работе и старению, расширение и сжатие электрода, вызванное непрерывным циклическим циклом, приведет к разрыву пленки SEI из-за непрерывного внедрения и удаления ионов лития на отрицательном электроде во время непрерывного цикла. Трещина после разрыва пленки SEI обеспечивает канал прямого контакта между электролитом и электродом, образуя таким образом новую пленку SEI, заполняющую трещину и увеличивающую толщину пленки SEI.

теги :

низкая температура батареи, внутренняя побочная реакция литий-ионного аккумулятора

литиевые батареи в условиях низкой температуры батареи

литиевые батареи

• предыдущий :Influence of lithium analysis on battery capacity
• следующий :Методы длительного хранения литиевых батарей и требования к хранению литий-железо-фосфатных батарей.