Vplyv nízkoteplotného nabíjania na lítiové batérie je nezvratný

Nabíjanie alebo vybíjanie batérií pri nízkych teplotách spôsobí nezvratné poškodenie batérie, čo spôsobí pokles kapacity a vážne bezpečnostné riziká. Dlhodobé skladovanie pri ultranízkych teplotách (-20 stupňov) tiež spôsobí nezvratné poškodenie batérie a zníži jej kapacitu.

1. Celý proces nabíjania lítium-iónovej batérie pri nízkej teplote

Kladný stupeň lítium-iónových batérií je vo všeobecnosti ternárny (NCM), lítium-železofosfátová batéria (LFP) a lítium-kobaltoxidová batéria (LCO) a zápornou elektródou je grafit (Gr). Keď sa batéria nabíja, lítiové ióny sa pohybujú z kladnej mriežkovej konštanty cez membránu elektrolytu lítiovej batérie k zápornej elektróde a sú umiestnené v grafitovej pevnej vrstve. Pri nabíjaní a vybíjaní možno pochopiť, že vychádza z pevnej vrstvy grafitovej negatívnej elektródy a potom sa vracia do pozitívnej mriežkovej konštanty.

Keď je teplota štruktúry lítium-iónovej batérie a procesu nabíjania a vybíjania nízka, výkon molekulárneho pohybu sa znižuje, celá reakčná rýchlosť a proces prenosu materiálu sa spomalia, takže najzrejmejšou pomalosťou batérie je lítium- ión/ Transport molekúl lítia v grafitovej (negatívnej elektróde) pevnej vrstve a mriežkovej konštante kladného rádu. Preto sa v elektrickom stupni a na stránke elektrolytu lítiovej batérie ukladá veľa lítia. Keď sa batéria nabíja, lítiové ióny sa nemôžu vtlačiť do grafitovej vrstvy a zostanú na povrchu zápornej elektródy, premenia sa na kovové lítium a akumulujú sa na lítiové dendrity. Počas nabíjania a vybíjania sú lítiové ióny vytláčané na povrch mriežkovej konštanty kladného stupňa, čo môže ľahko spôsobiť prasknutie kladného stupňa.

2. Nabíjanie batérie pri nízkej teplote spôsobuje zrážanie lítia, čo má za následok zjavné bezpečnostné riziká

Proces rastu lítiových dendritov: Pri nabíjaní normálnej batérie lítiové ióny vstupujú do pevnej vrstvy grafitu usporiadaným spôsobom, čo spôsobuje interkalačné reakcie. Pri nabíjaní nízkoteplotnej batérie sa však lítiové ióny nemôžu vtlačiť do grafitovej vrstvy a budú vždy absorbované elektronickým zariadením na povrchu zápornej elektródy a stanú sa kovovým lítiom, čo vedie ku konverznej reakcii (rozdiel reakčného potenciálu je nižšia ako interkalačná reakcia, ktorú možno chápať ako ťažšie prebiehajúcu. Látky v interkalačnej reakcii sa však ťažko šíria, čo spôsobuje, že konverzná reakcia ľahko prebieha pri nízkych teplotách) a akumulujú sa do dendritov lítia. Ako sme sa všetci naučili v chémii deviateho ročníka, kovové lítium je veľmi reaktívne a môže okamžite reagovať s elektrolytom lítiovej batérie. Výsledné chemické zložky sú tiež nevratné a spôsobujú stratu kapacity. Okrem toho kovové lítium pokračuje v raste a vývoji a je veľmi ľahké prepichnúť membránu a spojiť sa s kladným stupňom, čo spôsobí vnútorné zlyhanie skratu a ľahko spôsobí vážnejšie bezpečnostné nehody.

3. Nízkoteplotné nabíjanie a vybíjanie vyvoláva praskanie častíc s kladnou úrovňou

Počas nízkoteplotného nabíjania a vybíjania sú lítiové ióny vytláčané na povrch kladnej mriežkovej konštanty, čo môže ľahko viesť k praskaniu kladných aktívnych častíc. Na jednej strane spôsobuje poškodenie pozitívnych energetických surovín, čo spôsobuje poškodenie kapacity. Okrem toho sa precipitácia prebytočných chemických prvkov v kladnej elektróde prenesie na povrch zápornej elektródy a premení sa na kovové častice, čo vyvolá tvorbu akumulácie lítia.

4. Skladovanie pri nízkej teplote znižuje kapacitu batérie

Nedávno niektorí výskumníci zistili, že batéria bola skladovaná iba pri nízkej teplote po dobu 48 hodín a potom bola umiestnená pri izbovej teplote na odpočinok a potom bola testovaná kapacita. Zistilo sa, že pri batériách namočených dlhodobo vo vysokej teplote sa kapacita zníži o 3,2 % pri malom nabíjaní (pomalé nabíjanie), ale pri vysokom nabití (rýchle nabíjanie) bude kapacita znížená o 6 %.

Faktory vedúce k zníženiu kapacity sú:

1) Nízka teplota zhoršuje praskanie kladného stupňa.

2) Nízka teplota pravdepodobne spôsobí rotáciu častíc s kladnou úrovňou, čo spôsobí, že sa odlepia od lepidla a stratia fotoelektrokatalytickú aktivitu.