L'impacte de la càrrega a baixa temperatura sobre les bateries de liti és irreversible
Sep 22, 2023
La càrrega o la descàrrega de bateries a baixes temperatures provocarà danys irreversibles a la bateria, provocant caigudes de capacitat i greus riscos de seguretat. L'emmagatzematge a llarg termini a temperatures molt baixes (-20 graus) també provocarà danys irreversibles a la bateria i reduirà la seva capacitat.
1. Tot el procés de càrrega de la bateria d'ions de liti a baixa temperatura
L'etapa positiva de les bateries d'ions de liti és generalment ternària (NCM), la bateria de fosfat de ferro de liti (LFP) i la bateria d'òxid de cobalt de liti (LCO), i l'elèctrode negatiu és el grafit (Gr). Quan la bateria s'està carregant, els ions de liti es mouen des de la constant de la xarxa positiva a través del diafragma d'electròlit de la bateria de liti fins a l'elèctrode negatiu i es col·loquen a la capa sòlida de grafit. Quan es carrega i es descarrega, es pot entendre que surt de la capa sòlida de l'elèctrode negatiu de grafit i després torna a la constant de gelosia positiva.
Quan la temperatura de l'estructura de la bateria d'ions de liti i el procés de càrrega i descàrrega és baixa, el rendiment del moviment molecular disminueix, la velocitat de reacció sencera i el procés de transferència de material s'alentiran, de manera que la lentitud més òbvia de la bateria és la de liti. ió/ Transport de molècules de liti en capa sòlida de grafit (elèctrode negatiu) i constant de gelosia d'ordre positiu. Per tant, hi ha molt de liti dipositat a l'etapa elèctrica i a la pàgina d'electròlits de la bateria de liti. Quan la bateria s'està carregant, els ions de liti no es poden estrènyer a la capa de grafit i romandran a la superfície de l'elèctrode negatiu, convertint-se en liti metàl·lic i acumulant-se en dendrites de liti. Durant la càrrega i la descàrrega, els ions de liti s'espremen a la superfície de la constant de gelosia de l'etapa positiva, cosa que pot provocar que l'etapa positiva s'esquerde fàcilment.
2. La càrrega de la bateria a baixa temperatura provoca la precipitació de liti, la qual cosa comporta riscos de seguretat evidents
El procés de creixement de les dendrites de liti: quan es carrega una bateria normal, els ions de liti entren a la capa sòlida de grafit de manera ordenada, provocant una reacció d'intercalació. No obstant això, quan es carrega una bateria a baixa temperatura, els ions de liti no poden espremer a la capa de grafit i sempre seran absorbits pel dispositiu electrònic a la superfície de l'elèctrode negatiu i es convertiran en liti metàl·lic, donant lloc a una reacció de conversió (la diferència de potencial de reacció és inferior a la reacció d'intercalació, que es pot entendre com a més difícil de produir-se.Tot i això, és difícil que les substàncies de la reacció d'intercalació es difonguin, fent que la reacció de conversió es produeixi fàcilment a temperatures baixes) i s'acumulin en dendrites de liti. Com tots hem après a la química de novè grau, el liti metàl·lic és molt reactiu i pot reaccionar immediatament amb l'electròlit de la bateria de liti. Els components químics resultants també són irreversibles, provocant pèrdua de capacitat. A més, el liti metàl·lic continua creixent i desenvolupant-se, i és molt fàcil punxar el diafragma i connectar-se amb l'etapa positiva, provocant una fallada de curtcircuit intern i provocant fàcilment accidents de seguretat més greus.
3. La càrrega i la descàrrega a baixa temperatura indueixen el trencament de partícules de nivell positiu
Durant la càrrega i descàrrega a baixa temperatura, els ions de liti s'espremen a la superfície de la constant de gelosia de nivell positiu, cosa que pot provocar fàcilment l'esquerda de partícules actives de nivell positiu. D'una banda, provoca danys a les matèries primeres d'energia positiva, causant danys en la capacitat. A més, la precipitació d'elements químics en excés a l'elèctrode positiu es transferirà a la superfície de l'elèctrode negatiu i es convertirà en partícules metàl·liques, induint la formació d'acumulació de liti.
4. L'emmagatzematge a baixa temperatura redueix la capacitat de la bateria
Recentment, alguns investigadors van descobrir que la bateria només es va emmagatzemar a baixa temperatura durant 48 hores, i després es va col·locar a temperatura ambient per descansar, i després es va provar la capacitat. Es va trobar que per a les bateries remullats a alta temperatura durant molt de temps, la capacitat es reduirà un 3,2% quan es carregui a una velocitat petita (càrrega lenta), però quan es carregui a una velocitat gran (càrrega ràpida), la capacitat serà reduït un 6%.
Els factors que provoquen un deteriorament de la capacitat són:
1) La baixa temperatura agreuja el trencament de l'etapa positiva.
2) És probable que la temperatura baixa faci girar les partícules de nivell positiu, fent que es trenquin de l'adhesiu i perdin activitat fotoelectrocatalítica.
