Negatywne skutki wysokiej temperatury na Baterie litowe

Wysoka temperatura ma kompleksowy i nieodwracalny wpływ na baterie litowe. Główne problemy to:

1. Spadek pojemności i skrócenie żywotności (najczęstszy skutek)

Mechanizm: Podwyższone temperatury przyspieszają reakcje uboczne w układzie elektrochemicznym akumulatora, takie jak rozkład elektrolitu i reakcja aktywnych jonów litu z elektrolitem, tworząc warstwę międzyfazową stałego elektrolitu (SEI). Ciągły wzrost warstwy SEI nieodwracalnie zużywa aktywny lit i elektrolit, prowadząc do trwałej utraty pojemności.

Objawy: Zauważalne skrócenie żywotności baterii. Po pełnym naładowaniu czas użytkowania ulega skróceniu. Ogólna zasada: każdy wzrost średniej temperatury roboczej o 10°C może skrócić żywotność baterii o połowę.

2. Spadek wydajności

Mechanizm: Wzrost rezystancji wewnętrznej. Chociaż wysoka temperatura może tymczasowo obniżyć rezystancję wewnętrzną i nieznacznie poprawić parametry rozładowania, długotrwała ekspozycja przyspiesza wzrost SEI, co skutkuje trwałym wzrostem rezystancji wewnętrznej.

Objawy: Większe wahania napięcia podczas ładowania/rozładowywania, słabsza moc wyjściowa — na przykład pojazd elektryczny z mniejszym przyspieszeniem lub smartfon doświadczający opóźnień podczas grania.

3. Zagrożenia bezpieczeństwa (najpoważniejsze skutki)

Mechanizm: Wysokie temperatury mogą wywołać niekontrolowany wzrost temperatury — błędną, samonapędzającą się pętlę sprzężenia zwrotnego:

• Podwyższona temperatura powoduje rozkład warstw SEI, uwalniając ciepło.
• Pod wpływem ciepła temperatura ogniwa wzrasta, co powoduje kurczenie się/topienie separatora, a w efekcie wewnętrzne zwarcia.
• Materiały elektrolityczne i katodowe rozkładają się pod wpływem ciepła, uwalniając więcej ciepła i łatwopalnych gazów.
• W efekcie może to doprowadzić do pożaru lub wybuchu.

Objawy: obrzęk, wydzielanie dymu, ogień.

Rozwiązania i strategie łagodzenia skutków

Aby sprostać wyzwaniom związanym z wysokimi temperaturami, konieczne jest połączenie wysiłków w zakresie projektowania ogniw, zarządzania systemem i praktyk użytkownika końcowego.

1. Konstrukcja ogniwa i poziom materiałów (na czele z producentami)

Materiały odporne na wysokie temperatury: Stosuj bezpieczniejsze i bardziej stabilne chemikalia, takie jak LiFePO₄ (LFP), które z natury zapewniają wyższą stabilność termiczną w porównaniu z NMC. Stosuj separatory z powłoką ceramiczną o wyższej tolerancji termicznej i dodatki elektrolityczne zmniejszające palność.

Zoptymalizowana konstrukcja: Techniki takie jak procesy układania warstw, większe powierzchnie elektrod i zoptymalizowana konstrukcja wypustek zmniejszają opór wewnętrzny i wytwarzanie ciepła.

2. Projektowanie systemu i poziom BMS (na czele z producentami produktów)

Stanowi to sedno zapewnienia bezpieczeństwa akumulatorów, a EverExceed dostarcza zaawansowane systemy zarządzania akumulatorami (BMS), które spełniają te wymagania.

Monitorowanie temperatury: Wewnątrz plecaka rozmieszczono wiele czujników umożliwiających monitorowanie temperatury w czasie rzeczywistym.

Rozwiązania w zakresie zarządzania ciepłem:

Pasywne chłodzenie powietrzem: chłodzenie konwekcyjne lub wspomagane wentylatorem, opłacalne w przypadku zastosowań na małą skalę.

Aktywne chłodzenie cieczą: cyrkulacja chłodziwa przez wewnętrzne rury w celu wydajnego odprowadzania ciepła — główne rozwiązanie w pojazdach elektrycznych i zastosowaniach o dużej mocy.

Bezpośrednie chłodzenie czynnikiem chłodniczym: Wykorzystanie czynnika chłodniczego z układu klimatyzacji w celu uzyskania maksymalnej wydajności chłodzenia.

Inteligentna kontrola ładowania/rozładowywania: EverExceed BMS inteligentnie dostosowuje moc ładowania i rozładowywania w oparciu o temperaturę ogniw. Na przykład, ładowanie jest spowalniane lub wstrzymywane w wysokich temperaturach do czasu przywrócenia bezpiecznych warunków.

✅ Wniosek

Wysoka temperatura przyspiesza degradację baterii litowej, zmniejsza jej pojemność i znacznie zwiększa ryzyko dla bezpieczeństwa. Rozwiązania wymagają podejścia systemowego:

Dla producentów akumulatorów: Innowacje w materiałach i projektowaniu mające na celu zwiększenie odporności termicznej.

Dla integratorów systemów: Wdrażanie zaawansowanych systemów BMS i efektywnych rozwiązań zarządzania ciepłem, np. chłodzenie cieczą.

Dla użytkowników końcowych: Należy pamiętać, że baterie litowe są „wrażliwe na ciepło”, należy unikać długotrwałego wystawiania ich na działanie wysokich temperatur i wyrobić sobie dobre nawyki dotyczące ich użytkowania.

EverExceed, z kilkudziesięcioletnim doświadczeniem w rozwiązania w zakresie baterii litowych i magazynowania energii , dostarcza technologie LiFePO₄ o wysokim poziomie bezpieczeństwa, inteligentny system BMS oraz najnowocześniejsze systemy chłodzenia. Nasze rozwiązania gwarantują niezawodność, bezpieczeństwo i trwałość systemów telekomunikacyjnych, centrów danych, pojazdów elektrycznych i przemysłowych systemów magazynowania energii nawet w wysokich temperaturach.