Циклическое старение литий-ионных батарей - введение и температура

В наши дни использование литий-ионных батарей быстро увеличивается в различных областях, и это потребовало понимания их поведения при старении. Старение батареи связано либо с календарным старением, либо с циклическим старением. Календарное старение относится к старению батареи, когда она хранится на полке и не используется, тогда как циклическое старение означает старение в процессе заряда / разряда батареи, то есть ее использования. Первый зависит, в частности, от температуры и состояния заряда (SOC), а второй имеет дополнительные факторы, такие как сила тока и напряжения отключения заряда или разряда.

3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4 -40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Циклическое старение не так уж и исчерпано по сравнению с календарным старением, но объединяет то, что более высокая скорость тока ускоряет старение батареи. Если рассматривать причину старения литий-ионных батарей с химической точки зрения, основной причиной являются изменения на границе раздела электрод / электролит в отрицательном электроде. Интерфейс твердого электролита отвечает как за снижение емкости, так и за увеличение сопротивления. В этой статье рассматривается циклическое старение литий-ионных аккумуляторов в зависимости от силы тока и температурного фактора и завершается указанием необходимой рабочей температуры.

Влияние тока на цикл старения литий-ионных батарей

Было проведено несколько исследований влияния тока на литий-ионные батареи. Результат проведенных тестов показывает, что даже если комнатная температура регулируется при высоких значениях тока, температура батареи пропорционально увеличивается, что затрудняет определение того, является ли старение результатом температуры или тока. Однако в нескольких исследованиях старение батареи считалось функцией скорости заряда и разряда. Ниже показано влияние тока на циклическое старение батарей;

1. Более низкие токи приводят к низким температурам элементов, а медленно заряжающийся аккумулятор находится в хорошем состоянии ближе к концу своего заряда, что приводит к умеренному старению.

2. Сильные токи отлично влияют на старение. По сравнению с токами разряда, высокий ток приводит к более быстрому старению батареи. Температура и сила тока практически неразделимы, поскольку температура батареи зависит от текущей скорости. Старение из-за высокого напряжения может объяснить различия в старении во время зарядки и разрядки, принимая во внимание внутреннее напряжение батареи, превышающее приложенное во время разряда и низкое во время зарядки.

3. Длительные периоды зарядки даже при низком уровне тока способствуют нанесению литиевого покрытия. Литиевое покрытие - это реакция, при которой металлический литий образуется на негативе, а не внедряется в него. Это скопление может привести к росту дендритов, что может привести к внутреннему короткому замыканию.

Низкотемпературный прочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Как температура влияет на литий-ионные батареи?

Температура и тепловыделение являются ключевыми аспектами при рассмотрении характеристик, безопасности и старения литий-ионных батарей. Температуры, при которых работают литиевые батареи, должны контролироваться, зная, что их безопасность и здоровье зависят от температурного сбоя, к которому могут привести такие катастрофические ситуации, как пожары. Температура также влияет на то, как LiB будет работать с течением времени, продлевая или сокращая срок его службы. В любом случае, высокая или низкая температура вредны для здоровья батарей, и это показано следующим образом;

1. Повышение температуры влияет на химическую реакцию внутри аккумулятора. Повышение температуры вызывает соответствующее каталитическое действие в химических реакциях. Литий-ионные батареи обладают высокой производительностью и увеличенным сроком хранения при более высоких температурах. Побочным эффектом такой повышенной производительности является сокращение срока службы батареи с течением времени. Срок службы может быть значительно сокращен из-за длительного воздействия высоких температур. Высокие температуры приводят к дополнительному и ускоренному образованию SEI и, следовательно, к потере емкости.

2. Воздействие холода на литиевые батареи также оказывает большое влияние на производительность и безопасность батареи. Внутреннее сопротивление аккумулятора увеличивается с понижением температуры, и для зарядки аккумулятора требуется больше усилий, что снижает емкость.

Таким образом, понимание и контроль температуры и старения в работающих батареях является многомасштабной проблемой, которая охватывает микро / наноразмеры в пределах отдельных слоев материала до огромных, взаимосвязанных блоков LIB. Подводя итог, можно сказать, что циклическое старение уменьшается с температурой, если сравнивать старение батарей, зависящее от использования и не зависящее от использования.

Диапазон рабочих температур LiB батареи

При зарядке литий-ионных аккумуляторов температура должна составлять примерно 18–21 ° C. Следует избегать зарядки холодной батареи, так как элементы будут повреждены, особенно в холодное зимнее время. Дайте аккумулятору сначала нагреться до комнатной температуры, чтобы зарядить его при комнатной температуре и в оптимальных условиях. Никогда не оставляйте аккумулятор на открытом воздухе в жаркий солнечный день, так как при 60 ° C LiB теряет емкость и возможности, тем самым повреждая аккумулятор.

С другой стороны, литиевые батареи следует использовать при температуре от 10 до 55 ° C. Температура внутри аккумулятора, способствующая зарядке, составляет от 5 до 45 ° C. На батарее размещен датчик, чтобы гарантировать, что зарядка не превышает требуемый диапазон.

Неиспользуемые батареи следует хранить в прохладном, а не на холоде. В неиспользованном состоянии батареи также теряют заряд. Потери в литий-ионных батареях варьируются примерно от 3% до 5% каждый месяц.

Вывод

В заключение, на процесс старения влияют многие факторы, включая уровни SoC, напряжения отключения / разрядки, температуру и ток. Из-за потерь внутри батареи величина тока напрямую влияет на температуру батареи. В частности, высокие токи зарядки / разрядки приводят к значительному повышению температуры аккумулятора.

Однако для эффективного использования LIB в этих секторах рынка необходимы высокая энергия, высокая мощность и быстрая зарядка; это обычно сопровождается выделением огромного количества тепла и неравномерным распределением тока. Поскольку скорость отклика и коэффициент диффузии чувствительны к температуре, это приводит к проблемам безопасности, снижению производительности и долгосрочным проблемам с долговечностью. Системы управления температурой используются для регулирования температуры батареи в идеальном диапазоне с целью достижения равномерного распределения температуры. Помимо обратимого тепла, генерируемое тепло является индикатором потери работы в процессе зарядки и разрядки.