Jaka jest technologia niskotemperaturowa akumulatora litowo-jonowego?-Wydajność

26 Aug 2021

Jaka jest technologia niskotemperaturowa akumulatora litowo-jonowego?

Firma EverExceed wprowadziła niedawno nową technologię niskotemperaturowych akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych , które można ładować nawet w temperaturze poniżej 0°C i w ujemnej temperaturze. W serii 5 artykułów technicznych szczegółowo opiszemy szczegóły tej rewolucyjnej technologii. W tym artykule porozmawiamy o „wydajności” baterii litowej wykonanej w technologii niskotemperaturowej.

Wydajność:

W przypadku akumulatorów litowo-jonowych , niezależnie od tego, czy jest to norma krajowa, czy korporacyjna, istnieje ścisły zakres dolnej granicy temperatury rozładowania: nie mniej niż -20°C. Jeśli chodzi o temperaturę ładowania, będzie ona nie tylko określała minimalną temperaturę, taką jak rozładowanie, ale także wyraźnie określała, że ładowanie może odbywać się jedynie z niewielką szybkością w niskiej temperaturze i nie może zostać w pełni naładowane (na przykład ładowanie w temperaturze 0 ~ 15°C). C można wykonać tylko przy 0,2C, a górna granica napięcia wynosi 4,0V), w obawie, że użytkownik przekroczy basen z piorunami. Pytanie zatem brzmi: pierwotnie użytkownicy potrzebowali wszechstronnego urządzenia, które powinno uwzględniać działanie zarówno w wysokich, jak i niskich temperaturach, ale dlaczego producenci akumulatorów litowych nakładają tak surowe ograniczenia?

Zacznijmy od wydajności akumulatorów litowo-jonowych w niskich temperaturach. Przy tej samej szybkości rozładowania, im niższa temperatura zewnętrzna, tym niższe będzie napięcie rozładowania. Jak pokazano na poniższym rysunku:

Z rysunku widać, że gdy temperatura spada, napięcie rozładowania akumulatora również znacznie maleje, dzięki czemu akumulator szybciej osiągnie napięcie odcięcia rozładowania podczas rozładowywania w niskiej temperaturze, co znacznie zmniejsza pojemność rozładowania w niskiej temperaturze niższa niż wydajność w temperaturze pokojowej. Należy wyjaśnić, że pojemność akumulatora litowo-jonowego w niskiej temperaturze nie zanika, ale nie można go całkowicie rozładować w normalnym zakresie napięcia (≥ 3,0 V). Jeśli napięcie odcięcia rozładowania można jeszcze zwiększyć, pozostała pojemność może zostać rozładowana. Problem polega jednak na tym, że niskie napięcie nie jest w stanie zapewnić normalnego użytkowania sprzętu elektrycznego, więc dolne napięcie graniczne (< 2,5 V) nie ma na ogół większego znaczenia w dyskusji.

W porównaniu z rozładowaniem w niskiej temperaturze, wydajność ładowania akumulatora litowo-jonowego w niskiej temperaturze jest bardziej niezadowalająca. Po pierwsze, ładowanie w niskiej temperaturze szybko osiągnie etap stałego napięcia, w pewnym stopniu zmniejszy pojemność ładowania i wydłuży czas ładowania, jak pokazano na poniższym rysunku:

Co więcej, gdy akumulator litowo-jonowy jest ładowany w niskiej temperaturze, jon litu może nie zostać osadzony w anodzie grafitowej, w związku z czym dendryt litowy wytrąci się na powierzchni anody, tworząc dendryt metalicznego litu. Reakcja ta powoduje zużycie litowo-jonowego akumulatora, który można wielokrotnie ładować i rozładowywać, co znacznie zmniejsza pojemność akumulatora. Oddzielony dendryt metalicznego litu może również przebić membranę, wpływając w ten sposób na bezpieczeństwo. Zdjęcia ewolucji litu na powierzchni elektrody ujemnej akumulatora litowo-jonowego po ładowaniu w niskiej temperaturze są następujące:

Zdolność rozładowania akumulatora litowo-jonowego w niskiej temperaturze zmniejszy się, ale można ją odzyskać po ładowaniu i rozładowywaniu w temperaturze pokojowej, co oznacza odwracalną utratę pojemności; ale ładowanie w niskiej temperaturze spowoduje wytrącenie się litu, co oznacza trwałą utratę pojemności.

Ze względu na większą szkodliwość wydzielania się litu spowodowaną ładowaniem w niskiej temperaturze, kontrola ładowania akumulatora litowo-jonowego w niskiej temperaturze jest bardziej rygorystyczna niż w przypadku rozładowania w niskiej temperaturze. Obecnie wielu producentów akumulatorów opisuje warunki ładowania akumulatorów litowo-jonowych metodą „ładowania krokowego”. Oto podobny przykład:

Temperatura ładowania	Prąd ładowania	Górne napięcie graniczne
0 ℃ ~ 10 ℃	0,2°C	4,0 V
10 ℃ ~ 20 ℃	0,5°C	4,35 V
20 ℃ ~45 ℃	1,0°C	4,35 V

Chociaż powyższy opis ładowania etapowego jest dla klientów nieco „w pułapce”, jest to metoda powszechnie stosowana przez producentów akumulatorów w celu uniknięcia wytrącania się litu podczas ładowania w niskiej temperaturze,

Teraz czas na podsumowanie. Ze względu na niższy poziom napięcia akumulatora litowo-jonowego przy rozładowywaniu w niskiej temperaturze, pojemność rozładowania w niskiej temperaturze zostanie znacznie zmniejszona, ale strata ta zostanie automatycznie zrekompensowana ładowaniem i rozładowaniem w normalnej temperaturze, co jest stratą odwracalną. Jednak w przypadku ładowania w niskiej temperaturze zbyt niska temperatura lub zbyt wysoka prędkość ładowania spowoduje nieodwracalne tworzenie się dendrytu litu i nieodwracalną utratę pojemności, a także wpłynie na bezpieczeństwo akumulatora.

Wniosek:

Aby sprostać wymaganiom zimnych krajów, w których potrzebne jest niezawodne rozwiązanie do magazynowania energii w zastosowaniach zewnętrznych, inżynierowie zajmujący się badaniami i rozwojem EverExceed przez długi czas pracowali nad odpowiednim rozwiązaniem i w ten sposób pojawiła się nowa technologia. Dlatego też, jeśli szukasz rozwiązania do magazynowania energii w niskiej temperaturze, wybierz EverExceed jako swoją markę charakteryzującą się całkowitą niezawodnością.

tagi :