Stosowanie baterii litowych w środowiskach o niskiej temperaturze baterii jest ograniczone. Oprócz znacznego spadku pojemności rozładowania, akumulatorów litowych nie można ładować, gdy temperatura akumulatora jest niska. Gdy akumulator jest ładowany w niskiej temperaturze, osadzanie się jonów litu na elektrodzie grafitowej akumulatora i reakcja powlekania litem zachodzą jednocześnie i konkurują ze sobą. W warunkach niskiej temperatury akumulatora dyfuzja jonów litu w graficie zostaje zahamowana, przewodność elektrolitu maleje, co skutkuje zmniejszeniem szybkości interkalacji i łatwiej jest nanieść lit na powierzchnię grafitu. Główną przyczyną spadku żywotności akumulatorów litowo-jonowych używanych w niskich temperaturach jest wzrost ich rezystancji wewnętrznej i utrata pojemności w wyniku wytrącania się jonów litu.

1, wpływ niskiej temperatury na pojemność rozładowania akumulatora.
Wraz ze wzrostem temperatury pojemność stopniowo wzrasta. Wydajność w temperaturze -20 ℃ odpowiada tylko około 60% wydajności w temperaturze 15 ℃. Oprócz pojemności napięcie obwodu otwartego akumulatora zmniejsza się również wraz ze wzrostem temperatury. Wszyscy wiemy, że energia zawarta w akumulatorze jest iloczynem pojemności i napięcia na zaciskach. Kiedy spadają obie wielokrotności, energia w akumulatorze musi być superpozycją malejących efektów obu. Gdy temperatura akumulatora jest niższa, aktywność materiału elektrody dodatniej zmniejsza się, w związku z czym zmniejsza się liczba jonów litu, które mogą się poruszać i powodować prąd rozładowania, co jest podstawową przyczyną spadku pojemności.
2, wpływ niskiej temperatury na rezystancję wewnętrzną akumulatora.
W każdej sytuacji ładowania, rezystancja wewnętrzna akumulatora znacznie wzrośnie wraz ze spadkiem temperatury. Im niższy ładunek, tym większy opór wewnętrzny, a tendencja ta pozostaje stała w zależności od temperatury. Gdy temperatura akumulatora jest niska, dyfuzja i ruchliwość naładowanych jonów w materiałach dodatnich i ujemnych staje się słaba i trudno jest przejść przez warstwę pasywacyjną pomiędzy elektrodą a elektrolitem. Szybkość transferu w elektrolicie jest również zmniejszona, a podczas procesu transferu generowana jest duża ilość dodatkowego ciepła. Gdy jony litu dotrą do elektrody ujemnej, dyfuzja wewnątrz materiału ujemnego również nie staje się gładka. W całym procesie ruch naładowanych jonów staje się bardzo utrudniony. Z zewnątrz oznacza to, że opór wewnętrzny ogniwa wzrósł.
3, reakcja wewnętrzna akumulatora litowo-jonowego o niskiej temperaturze

Wydajność akumulatorów litowo-jonowych zostanie poważnie zmniejszona w niskich temperaturach akumulatorów, a podczas ładowania i rozładowywania akumulatorów litowo-jonowych wystąpią pewne reakcje uboczne. Te reakcje uboczne to głównie nieodwracalne reakcje pomiędzy jonami litu a elektrolitem, które doprowadzą do zmniejszenia pojemności akumulatora litowego i dalszego pogorszenia jego wydajności. Zużycie przewodzącego materiału aktywnego prowadzi do osłabienia pojemności. Biorąc pod uwagę potencjał elektrod dodatnich i ujemnych w akumulatorze, prawdopodobieństwo wystąpienia tych reakcji ubocznych jest większe po stronie ujemnej niż dodatniej. Ponieważ potencjał materiału elektrody ujemnej jest znacznie niższy niż potencjał materiału elektrody dodatniej, osady z reakcji ubocznych jonów i rozpuszczalników elektrolitów osadzają się na powierzchni elektrody, tworząc warstwę SEI. Impedancja folii SEI jest jednym z czynników powodujących ujemne nadpotencjał. Gdy akumulator będzie poddawany dalszym cyklom i procesom starzenia, rozszerzanie i kurczenie się elektrody spowodowane ciągłą pracą cykliczną doprowadzi do pęknięcia warstwy SEI w wyniku ciągłego osadzania i oddzielania się jonów litu na elektrodzie ujemnej podczas ciągłej pracy cyklicznej. Pęknięcie po pęknięciu warstwy SEI zapewnia bezpośredni kanał kontaktu pomiędzy elektrolitem a elektrodą, tworząc w ten sposób nową warstwę SEI, która wypełnia pęknięcie i zwiększa grubość warstwy SEI

tagi :

Reakcja wewnętrzna akumulatora litowo-jonowego o niskiej temperaturze

baterie litowe w środowiskach o niskiej temperaturze baterii

baterie litowe

• poprzedni :Influence of lithium analysis on battery capacity
• następny :Metody długoterminowego przechowywania akumulatorów litowych i wymagania dotyczące przechowywania akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych