Temperatura baterii litowej jest zbyt wysoka, ponad 45 ℃ Baterie litowo-jonowe są coraz szerzej stosowane w produkcji i życiu ludzi, co sprawia, że ​​temperatura otoczenia staje się głównym punktem zainteresowania, stosunkowo mówiąc, baterie litowe łatwiej powodują problemy związane z bezpieczeństwem dlatego w środowisku o wysokiej temperaturze konieczne jest przetestowanie wydajności akumulatorów litowych w wysokich temperaturach i porównanie z danymi z testów w normalnej temperaturze. Niewłaściwe użytkowanie akumulatora litowo-jonowego, na przykład używanie go w wysokiej temperaturze lub awaria sterowania ładowarką, może spowodować gwałtowną reakcję chemiczną wewnątrz akumulatora, w wyniku której wydziela się dużo ciepła, jeśli jest za późno na rozproszenie ciepła i szybko gromadzą się wewnątrz akumulatora, akumulator może wyciekać, powodować wentylację, dym i inne zjawiska, powodując poważne spalenie i eksplozję akumulatora.

Reakcje chemiczne zachodzące w akumulatorach w wysokich temperaturach obejmują głównie:

(1) Rozkład folii SEI: Folia ochronna jest metastabilna, a rozkład i wydzielanie ciepła zachodzą w temperaturze 90-120 ° C.
(2) Reakcja wbudowanego litu i elektrolitu: powyżej 120 ° C membrana nie może odciąć kontakt elektrody ujemnej z elektrolitem oraz lit osadzony w elektrodzie ujemnej i zachodzi egzotermiczna reakcja elektrolitu.
(3) Rozkład elektrolitu: rozkład zachodzi w temperaturze wyższej niż 200 ° C i wydziela się ciepło.
(4) Rozkład dodatniego materiału aktywnego: na stopniu utlenienia materiał dodatni będzie rozkładał się egzotermicznie i uwalniał tlen, co spowoduje reakcję egzotermiczną z elektrolitem, lub materiał dodatni będzie reagował bezpośrednio z elektrolitem.
(5) reakcja egzotermiczna pomiędzy osadzonym litem i fluorkowym spoiwem.
Zbadano wpływ wysokiej temperatury na wydajność akumulatora cylindrycznego 2Ah (materiał elektrody dodatniej NCM przy zastosowaniu spoiwa PVdF, materiał elektrody ujemnej węglowy przy zastosowaniu spoiwa CMC/SBR) i porównano warunki pracy dwóch akumulatorów w różnych wysokich temperaturach :
Bateria B2 - pierwszy cykl 2 razy w temperaturze 60°C, następnie cykl w temperaturze 85°C

Bateria B3 - pierwszy cykl 2 razy w temperaturze 60°C, następnie cykl w temperaturze 120°C

Jak widać na rysunku 4, po 26 cyklach w temperaturze 85℃, utrata pojemności akumulatora B2 wynosi około 7,5%, a impedancja akumulatora wzrasta o 100%. Po 25 cyklach w temperaturze 120°C akumulator B3 traci około 22% swojej pojemności i zwiększa impedancję akumulatora aż o 1115%.

Model pokazany na rysunku 5 ilustruje zmiany elektrody dodatniej akumulatora w wysokiej temperaturze 120℃. W temperaturze 120℃ część dodatniego spoiwa PVdF migrowała z obszaru Części 1 na powierzchnię elektrody dodatniej, co spowodowało zmniejszenie zawartości spoiwa w obszarze Części 1, a materiał aktywny NMC zmniejszył zdolność reakcji elektrochemicznej z powodu na brak spoiwa. W obszarze Części 2 ta część stanowi główny korpus elektrody dodatniej, zawartość spoiwa jest normalna, wysoka temperatura ma niewielki wpływ, a materiał aktywny może normalnie reagować.

Wpływ wysokiej temperatury na elektrodę ujemną można zobaczyć analizując powierzchnię elektrody ujemnej (Rysunek 6). FIGA. 6a przedstawia stan początkowy elektrody ujemnej. Po cyklu w temperaturze 85°C na powierzchni elektrody ujemnej pojawiają się typowe stałe fazy elektrolitu (RYS. 6b powierzchnia elektrody ujemnej jest pokryta nowo wytworzonymi substancjami, w wyniku czego powstają małe kuliste substancje różniące się od początkowej morfologii. SEI: Ciało stałe Interfejs elektrolitowy). Gdy temperatura wzrasta do 120°C, wytwarza się więcej SEI (rysunek 6c, powierzchnia ujemna jest pokryta większą liczbą cząstek), a ponadto zużywa się więcej aktywnych jonów litu, co skutkuje spadkiem pojemności.

FIGA. 6 Zmiany morfologiczne powierzchni elektrody ujemnej

Wpływ wysokiej temperatury na żywotność akumulatora
Temperatura pracy jest zbyt wysoka: z jednej strony elektrolit redukcyjny anody przy niskim potencjale przez długi czas powoduje utratę aktywnych jonów litu, co skutkuje spadkiem wydajności elektrochemicznej; Z drugiej strony wysoka temperatura powoduje nasilenie reakcji bocznej elektrolitu redukującego anodę, a nieorganiczne produkty reakcji osadzają się na powierzchni anody, co utrudnia odbarwianie jonów litu i przyspiesza starzenie się akumulatora . Przy wysokich temperaturach wzrasta reakcja uboczna akumulatora, np. warstwa SEI na powierzchni elektrody ujemnej ulegnie rozkładowi, pęknie lub rozpuści się itp., co prowadzi do ciągłego zużycia jonów litu podczas cyklu w wysokich temperaturach, i pojemność szybko maleje.
Badania wykazały, że gdy temperatura pracy akumulatora przekroczy 40°C, żywotność akumulatora zmniejszy się o połowę przy każdym wzroście o 10°C. Zestaw akumulatorów jest ściśle rozmieszczony w komorze akumulatora nowego pojazdu energetycznego, a akumulacja ciepła wytwarzana przez pojedynczy akumulator powoduje różnicę temperatur wewnątrz zestawu akumulatorów, co skutkuje różnymi współczynnikami tłumienia pojedynczego akumulatora, niszcząc tożsamość akumulatora akumulatora i zmniejszenie jego wydajności.
Temperatura akumulatora jest dodatnio skorelowana z prądem ładowania i rozładowania. Podczas ładowania i rozładowywania małym prądem najwyższa temperatura zestawu akumulatorów występuje w miejscu, w którym wymiana ciepła ze światem zewnętrznym nie jest łatwa; gdy ładowanie i rozładowywanie dużego prądu lub konstrukcja ucha bieguna jest nieuzasadniona, najwyższa temperatura pakietu akumulatorów występuje w uchu bieguna.
Dlatego racjonalna konstrukcja układu chłodzenia akumulatora zgodnie z charakterystyką akumulatora mocy i środowiskiem pracy może nie tylko poprawić wytrzymałość pojazdu, ale także poprawić bezpieczeństwo i niezawodność pojazdu.