Effekten av lavtemperaturlading på litiumbatterier er irreversibel
Sep 22, 2023
Lading eller utlading av batterier ved lave temperaturer vil forårsake irreversibel skade på batteriet, forårsake kapasitetsfall og alvorlig sikkerhetsrisiko. Langtidslagring ved ultralave temperaturer (-20 grad ) vil også forårsake irreversibel skade på batteriet og redusere kapasiteten.
1. Hele prosessen med å lade litium-ion batteri ved lav temperatur
Det positive stadiet til litiumionbatterier er generelt ternært (NCM), litiumjernfosfatbatteri (LFP) og litiumkoboltoksidbatteri (LCO), og den negative elektroden er grafitt (Gr). Når batteriet lades, beveger litiumioner seg fra den positive gitterkonstanten over litiumbatteriets elektrolyttmembran til den negative elektroden og plasseres i det faste grafittlaget. Ved lading og utlading kan det forstås at det går ut fra det faste laget av grafitt-negative elektroden og deretter går tilbake til den positive gitterkonstanten.
Når temperaturen på litium-ion-batteristrukturen og lade- og utladingsprosessen er lav, reduseres den molekylære bevegelsesytelsen, hele reaksjonshastigheten og materialoverføringsprosessen vil avta, så den mest åpenbare tregheten i batteriet er litium- ion/ Transport av litiummolekyler i grafitt (negativ elektrode) fast sjikt og gitterkonstant i positiv orden. Derfor er det mye litium avsatt i den elektriske scenen og litiumbatteriets elektrolyttside. Når batteriet lades, kan ikke litiumioner presses inn i grafittlaget og vil forbli på overflaten av den negative elektroden, bli til metallisk litium og akkumuleres til litiumdendritter. Under lading og utlading blir litiumioner klemt på overflaten av den positive trinngitterkonstanten, noe som lett kan føre til at det positive trinnet sprekker.
2. Batterilading ved lav temperatur forårsaker litiumnedbør, noe som resulterer i åpenbare sikkerhetsrisikoer
Vekstprosessen til litiumdendritter: Når du lader et normalt batteri, kommer litiumioner inn i det faste laget av grafitt på en ryddig måte, og forårsaker en interkalasjonsreaksjon. Men når du lader et lavtemperaturbatteri, kan ikke litiumioner presses inn i grafittlaget og vil alltid bli absorbert av den elektroniske enheten på overflaten av den negative elektroden og bli metallisk litium, noe som resulterer i en konverteringsreaksjon (reaksjonspotensialforskjellen er lavere enn interkaleringsreaksjonen, som kan forstås som vanskeligere å oppstå, men det er vanskelig for stoffene i interkaleringsreaksjonen å spre seg, noe som gjør at omdannelsesreaksjonen lett skjer ved lave temperaturer) og akkumuleres til litiumdendritter. Som vi alle lærte i kjemi i niende klasse, er metallisk litium veldig reaktivt og kan reagere umiddelbart med litiumbatteriets elektrolytt. De resulterende kjemiske komponentene er også irreversible, og forårsaker kapasitetstap. I tillegg fortsetter metalllitium å vokse og utvikle seg, og det er veldig enkelt å punktere membranen og koble til det positive trinnet, noe som forårsaker intern kortslutningsfeil og lett forårsaker mer alvorlige sikkerhetsulykker.
3. Lading og utlading ved lav temperatur induserer oppsprekking av partikler på positivt nivå
Under lavtemperaturlading og -utlading blir litiumioner klemt på overflaten av gitterkonstanten på positivt nivå, noe som lett kan føre til sprekkdannelse av aktive partikler på positivt nivå. På den ene siden forårsaker det skade på positive energiråvarer, og forårsaker kapasitetsskader. I tillegg vil utfellingen av overflødige kjemiske elementer i den positive elektroden overføres til overflaten av den negative elektroden og omdannes til metalliske partikler, noe som induserer dannelsen av litiumakkumulering.
4. Lagring ved lav temperatur reduserer batterikapasiteten
Nylig oppdaget noen forskere at batteriet bare ble lagret ved lav temperatur i 48 timer, og deretter plassert i romtemperatur for hvile, og deretter ble kapasiteten testet. Det ble funnet at for batterier som har ligget i høy temperatur i lang tid, vil kapasiteten reduseres med 3,2 % når de lades med liten hastighet (langsom lading), men når de lades med høy hastighet (hurtiglading), vil kapasiteten være redusert med 6 %.
Faktorer som fører til kapasitetssvikt er:
1) Lav temperatur forverrer oppsprekkingen av det positive trinnet.
2) Lav temperatur vil sannsynligvis føre til at partikler på positivt nivå roterer, og dermed føre til at de bryter bort fra limet og mister fotoelektrokatalytisk aktivitet.
