Akumulator litowo-żelazowo-fosforanowy,akumulatory litowo-jonowe,rozwiązanie do magazynowania energii

Jaka jest technologia niskotemperaturowa baterii litowo-jonowej? - Wydajność

26 Aug 2021

Na czym polega technologia niskotemperaturowa baterii litowo-jonowych?

EverExceed niedawno wprowadził nową technologię niskich temperatur Akumulator litowo-żelazowo-fosforanowy , który można ładować nawet poniżej 0°C i w temperaturze ujemnej. W serii 5 artykułów technicznych szczegółowo opiszemy szczegóły tej rewolucyjnej technologii. W tym artykule omówimy „wydajność” akumulatora litowego w technologii niskotemperaturowej.

Wydajność:

Dla baterie litowo-jonowe Niezależnie od tego, czy jest to standard krajowy, czy korporacyjny, istnieje ścisły zakres dolnej granicy temperatury rozładowania: nie mniej niż -20°C. Jeśli chodzi o temperaturę ładowania, nie tylko określa ona minimalną temperaturę rozładowania, ale także wyraźnie stwierdza, że ładowanie może odbywać się tylko z niewielką szybkością w niskiej temperaturze i nie może być w pełni naładowane (na przykład ładowanie w temperaturze 0–15°C jest możliwe tylko przy 0,2°C, a górna granica napięcia wynosi 4,0 V), z obawy przed przekroczeniem granicy dopuszczalnego obciążenia. Pytanie brzmi zatem: pierwotnie użytkownicy potrzebowali wszechstronnego urządzenia, które powinno uwzględniać zarówno wysoką, jak i niską temperaturę, ale dlaczego producenci akumulatorów litowych ustalają tak rygorystyczne 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 wynika, że wraz ze spadkiem temperatury napięcie rozładowania akumulatora również znacznie spada, tak że akumulator szybciej osiągnie napięcie odcięcia rozładowania podczas rozładowywania w niskiej temperaturze, co skutkuje znacznie niższą pojemnością rozładowania w niskiej temperaturze niż pojemność 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 bardziej wydłużyć, pozostała pojemność może zostać rozładowana. Problem polega jednak na tym, że niskie napięcie nie pozwala na normalne użytkowanie urządzeń elektrycznych, więc niskie napięcie dolnego limitu (< 2,5 V) generalnie nie ma większego znaczenia w dyskusji.

W porównaniu z rozładowaniem w niskiej temperaturze, wydajność ładowania akumulatorów litowo-jonowych w niskiej temperaturze jest mniej satysfakcjonująca. Po pierwsze, ładowanie w niskiej temperaturze szybko osiąga fazę stałego napięcia, zmniejszając w pewnym stopniu pojemność ładowania i wydłużając czas ładowania, jak pokazano na poniższym rysunku:

Ponadto, podczas ładowania akumulatora litowo-jonowego w niskiej temperaturze, jony litu mogą nie być osadzone w grafitowej anodzie, co powoduje wytrącanie się dendrytu litu na powierzchni anody, tworząc dendryt metalicznego litu. Ta reakcja spowoduje zużycie jonów litu w akumulatorze, który może być wielokrotnie ładowany i rozładowywany, co znacznie zmniejszy jego pojemność. Oddzielony dendryt metalicznego litu może również przebić membranę, wpływając tym samym na bezpieczeństwo. Poniżej przedstawiono zdjęcia wydzielania się litu na powierzchni elektrody ujemnej akumulatora litowo-jonowego po ładowaniu w niskiej temperaturze:

Pojemność rozładowania akumulatora litowo-jonowego w niskiej temperaturze ulegnie zmniejszeniu, ale można ją odzyskać po naładowaniu i rozładowaniu w temperaturze pokojowej. Jest to odwracalna utrata pojemności. Ładowanie w niskiej temperaturze spowoduje jednak wytrącanie się litu, co jest trwałą utratą pojemności.

Ze względu na większe szkody związane z uwalnianiem litu podczas ładowania w niskiej temperaturze, kontrola ładowania akumulatorów litowo-jonowych w niskiej temperaturze jest bardziej rygorystyczna niż kontrola rozładowywania w niskiej temperaturze. Obecnie wiele firm produkujących akumulatory opisuje warunki ładowania akumulatorów litowo-jonowych jako „ładowanie stopniowe”. 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

Choć powyższy opis ładowania krokowego może być dla klientów nieco „niejasny”, jest to metoda powszechnie stosowana przez producentów akumulatorów w celu uniknięcia wytrącania się litu podczas ładowania w niskiej temperaturze,

Czas na podsumowanie. Ze względu na niższy poziom napięcia akumulatora litowo-jonowego przy rozładowywaniu w niskiej temperaturze, pojemność rozładowania w niskiej temperaturze ulegnie znacznemu zmniejszeniu, ale strata ta zostanie automatycznie skompensowana podczas ładowania i rozładowywania w normalnej temperaturze, co jest stratą odwracalną. Jednak w przypadku ładowania w niskiej temperaturze, zbyt niska temperatura lub zbyt wysokie tempo ładowania spowoduje nieodwracalne formowanie się dendrytów litu i nieodwracalną utratę pojemności, co wpłynie na bezpieczeństwo akumulatora.

Wniosek:

Aby sprostać wymaganiom krajów zimnych, w których potrzebna jest niezawodność rozwiązanie do magazynowania energii W zastosowaniach zewnętrznych inżynierowie działu badań i rozwoju EverExceed długo pracowali nad odpowiednim rozwiązaniem, czego efektem była nowa technologia. Dlatego wybierając rozwiązanie do magazynowania energii w niskich temperaturach, wybierz EverExceed – markę o pełnej niezawodności.

Tagi :