Въздействието на нискотемпературното зареждане върху литиевите батерии е необратимо
Sep 22, 2023
Зареждането или разреждането на батерии при ниски температури ще причини необратима повреда на батерията, причинявайки спад на капацитета и сериозни рискове за безопасността. Дългосрочното съхранение при ултра ниски температури (-20 градуса) също ще причини необратима повреда на батерията и ще намали нейния капацитет.
1. Целият процес на зареждане на литиево-йонна батерия при ниска температура
Положителният етап на литиево-йонните батерии обикновено е трикомпонентен (NCM), литиево-желязо-фосфатна батерия (LFP) и литиево-кобалтово-оксидна батерия (LCO), а отрицателният електрод е графит (Gr). Когато батерията се зарежда, литиевите йони се движат от положителната константа на решетката през електролитната диафрагма на литиевата батерия към отрицателния електрод и се поставят в графитния твърд слой. При зареждане и разреждане може да се разбере, че той излиза от твърдия слой на графитния отрицателен електрод и след това се връща към положителната константа на решетката.
Когато температурата на структурата на литиево-йонната батерия и процесът на зареждане и разреждане е ниска, производителността на молекулярното движение намалява, цялата скорост на реакцията и процесът на пренос на материала ще се забавят, така че най-очевидната бавност в батерията е литиево- йон/ Транспорт на литиеви молекули в твърд слой графит (отрицателен електрод) и константа на решетката с положителен ред. Поради това има много отложен литий в електрическото стъпало и страницата с електролита на литиевата батерия. Когато батерията се зарежда, литиевите йони не могат да бъдат притиснати в графитния слой и ще останат на повърхността на отрицателния електрод, превръщайки се в метален литий и натрупвайки се в литиеви дендрити. По време на зареждането и разреждането литиевите йони се притискат върху повърхността на константата на решетката на положителния етап, което може лесно да доведе до напукване на положителния етап.
2. Зареждането на батерията при ниска температура причинява утаяване на литий, което води до очевидни рискове за безопасността
Процесът на растеж на литиевите дендрити: Когато зареждате нормална батерия, литиевите йони навлизат в твърдия слой графит по подреден начин, причинявайки реакция на интеркалиране. Въпреки това, когато зареждате нискотемпературна батерия, литиевите йони не могат да се изтласкат в графитния слой и винаги ще бъдат абсорбирани от електронното устройство на повърхността на отрицателния електрод и ще се превърнат в метален литий, което води до реакция на преобразуване (разликата в реакционния потенциал е по-ниска от реакцията на интеркалиране, което може да се разбира като по-трудно протичащо. Въпреки това е трудно за веществата в реакцията на интеркалиране да се разпространяват, причинявайки реакцията на превръщане да протича лесно при ниски температури) и да се натрупват в литиеви дендрити. Както всички научихме по химия в девети клас, металният литий е много реактивен и може да реагира незабавно с електролита на литиевата батерия. Получените химически компоненти също са необратими, което води до загуба на капацитет. В допълнение, металният литий продължава да расте и да се развива и е много лесно да се пробие диафрагмата и да се свърже с положителния етап, причинявайки вътрешна повреда на късо съединение и лесно причинявайки по-сериозни аварии.
3. Нискотемпературното зареждане и разреждане предизвикват крекинг на частици с положително ниво
По време на нискотемпературно зареждане и разреждане литиевите йони се притискат върху повърхността на константата на решетката на положително ниво, което може лесно да доведе до напукване на активни частици на положително ниво. От една страна, това причинява щети на положителните енергийни суровини, причинявайки щети на капацитета. В допълнение, утаяването на излишните химични елементи в положителния електрод ще бъде прехвърлено към повърхността на отрицателния електрод и ще се превърне в метални частици, предизвиквайки образуването на натрупване на литий.
4. Съхранението при ниска температура намалява капацитета на батерията
Наскоро някои изследователи откриха, че батерията се съхранява при ниска температура само за 48 часа, след което се поставя на стайна температура за почивка, след което капацитетът е тестван. Установено е, че за батерии, накиснати при висока температура за дълго време, капацитетът ще бъде намален с 3,2%, когато се зареждат с малка скорост (бавно зареждане), но когато се зареждат с висока скорост (бързо зареждане), капацитетът ще бъде намалени с 6%.
Факторите, водещи до увреждане на капацитета, са:
1) Ниската температура утежнява напукването на положителния етап.
2) Ниската температура вероятно ще доведе до въртене на частиците с положително ниво, като по този начин ще ги накара да се откъснат от лепилото и да загубят фотоелектрокаталитична активност.
