Vliv nízkoteplotního nabíjení na lithiové baterie je nevratný
Sep 22, 2023
Nabíjení nebo vybíjení baterií při nízkých teplotách způsobí nevratné poškození baterie, způsobí pokles kapacity a vážná bezpečnostní rizika. Dlouhodobé skladování při extrémně nízkých teplotách (-20 stupňů) také způsobí nevratné poškození baterie a sníží její kapacitu.
1. Celý proces nabíjení lithium-iontové baterie při nízké teplotě
Kladný stupeň lithium-iontových baterií je obecně ternární (NCM), lithium-železofosfátová baterie (LFP) a lithium-kobaltoxidová baterie (LCO) a záporná elektroda je grafitová (Gr). Když se baterie nabíjí, lithiové ionty se pohybují z kladné mřížkové konstanty přes membránu elektrolytu lithiové baterie k záporné elektrodě a jsou umístěny v grafitové pevné vrstvě. Při nabíjení a vybíjení lze pochopit, že vychází z pevné vrstvy grafitové záporné elektrody a poté se vrací ke kladné mřížkové konstantě.
Když je teplota struktury lithium-iontové baterie a procesu nabíjení a vybíjení nízká, výkon molekulárního pohybu se snižuje, celá reakční rychlost a proces přenosu materiálu se zpomalí, takže nejviditelnější pomalost v baterii je lithium- iont/ Transport molekul lithia v grafitové (negativní elektrodě) pevné vrstvě a mřížkové konstantě kladného řádu. Proto je v elektrickém stupni a na stránce elektrolytu lithiové baterie uloženo velké množství lithia. Při nabíjení baterie se ionty lithia nemohou vtlačit do grafitové vrstvy a zůstanou na povrchu záporné elektrody, přemění se v kovové lithium a hromadí se v lithiové dendrity. Během nabíjení a vybíjení jsou ionty lithia vymačkávány na povrchu mřížkové konstanty kladného stupně, což může snadno způsobit prasknutí kladného stupně.
2. Nízkoteplotní nabíjení baterie způsobuje srážení lithia, což má za následek zjevná bezpečnostní rizika
Proces růstu lithiových dendritů: Při nabíjení normální baterie ionty lithia vstupují do pevné vrstvy grafitu uspořádaným způsobem a způsobují interkalační reakci. Při nabíjení nízkoteplotní baterie se však lithiové ionty nemohou vtlačit do grafitové vrstvy a budou vždy absorbovány elektronickým zařízením na povrchu záporné elektrody a stanou se kovovým lithiem, což má za následek konverzní reakci (rozdíl reakčního potenciálu je nižší než interkalační reakce, kterou lze chápat jako obtížnější, avšak pro látky v interkalační reakci je obtížné se šířit, což způsobuje, že konverzní reakce snadno probíhá při nízkých teplotách) a hromadí se v dendritech lithia. Jak jsme se všichni naučili v chemii deváté třídy, kovové lithium je velmi reaktivní a může okamžitě reagovat s elektrolytem lithiové baterie. Výsledné chemické složky jsou také nevratné a způsobují ztrátu kapacity. Kromě toho kovové lithium stále roste a vyvíjí se a je velmi snadné prorazit membránu a spojit se s kladným stupněm, což způsobí selhání vnitřního zkratu a snadno způsobí vážnější bezpečnostní nehody.
3. Nízkoteplotní nabíjení a vybíjení vyvolává praskání kladných částic
Během nízkoteplotního nabíjení a vybíjení jsou ionty lithia vymačkávány na povrchu kladné mřížkové konstanty, což může snadno vést k praskání kladných aktivních částic. Na jedné straně způsobuje poškození pozitivních energetických surovin, což způsobuje poškození kapacity. Kromě toho se vysrážení přebytečných chemických prvků v kladné elektrodě přenese na povrch záporné elektrody a přemění se na kovové částice, což vyvolá tvorbu akumulace lithia.
4. Skladování při nízké teplotě snižuje kapacitu baterie
Nedávno někteří výzkumníci zjistili, že baterie byla skladována pouze při nízké teplotě po dobu 48 hodin a poté byla umístěna při pokojové teplotě pro odpočinek a poté byla testována kapacita. Bylo zjištěno, že u baterií namáčených po dlouhou dobu ve vysoké teplotě se kapacita sníží o 3,2 % při nabíjení malou rychlostí (pomalé nabíjení), ale při nabíjení velkou rychlostí (rychlé nabíjení) bude kapacita snížena o 6 %.
Faktory vedoucí ke snížení kapacity jsou:
1) Nízká teplota zhoršuje praskání kladného stupně.
2) Nízká teplota pravděpodobně způsobí rotaci částic s kladnou hladinou, což způsobí, že se odlepí od lepidla a ztratí fotoelektrokatalytickou aktivitu.
