Utjecaj punjenja pri niskim temperaturama na litijeve baterije je nepovratan

Punjenje ili pražnjenje baterija na niskim temperaturama prouzročit će nepopravljivo oštećenje baterije, uzrokujući pad kapaciteta i ozbiljne sigurnosne rizike. Dugotrajno skladištenje na ultraniskim temperaturama (-20 stupnjeva) također će uzrokovati nepopravljivo oštećenje baterije i smanjiti njen kapacitet.

1. Cijeli proces punjenja litij-ionske baterije na niskoj temperaturi

Pozitivni stupanj litij-ionskih baterija općenito je ternarni (NCM), litij-željezo-fosfatna baterija (LFP) i litij-kobalt-oksidna baterija (LCO), a negativna elektroda je grafit (Gr). Kada se baterija puni, litijevi ioni kreću se od pozitivne konstante rešetke preko dijafragme elektrolita litijeve baterije do negativne elektrode i postavljaju se u čvrsti sloj grafita. Prilikom punjenja i pražnjenja može se shvatiti da izlazi iz čvrstog sloja grafitne negativne elektrode i zatim se vraća na pozitivnu konstantu rešetke.

Kada je temperatura strukture litij-ionske baterije i procesa punjenja i pražnjenja niska, performanse molekularnog gibanja se smanjuju, cjelokupna brzina reakcije i proces prijenosa materijala će se usporiti, tako da je najočitija sporost u bateriji litij- ion/ Transport molekula litija u čvrstom sloju grafita (negativna elektroda) i konstanta rešetke pozitivnog reda. Zbog toga ima dosta litija taloženog u električnom stupnju i stranici elektrolita litijske baterije. Kada se baterija puni, litijevi ioni ne mogu se istisnuti u sloj grafita i ostat će na površini negativne elektrode, pretvarajući se u metalni litij i nakupljajući se u litijeve dendrite. Tijekom punjenja i pražnjenja, litijevi ioni se stisnu na površinu konstante rešetke pozitivnog stupnja, što može lako uzrokovati pucanje pozitivnog stupnja.

2. Punjenje baterije na niskoj temperaturi uzrokuje taloženje litija, što rezultira očitim sigurnosnim rizicima

Proces rasta litijevih dendrita: Prilikom punjenja normalne baterije, litijevi ioni ulaze u čvrsti sloj grafita na uredan način, uzrokujući reakciju interkalacije. Međutim, kada se puni niskotemperaturna baterija, litijevi ioni se ne mogu ugurati u sloj grafita i uvijek će ih apsorbirati elektronički uređaj na površini negativne elektrode i postati metalni litij, što rezultira reakcijom pretvorbe (razlika potencijala reakcije je niži od reakcije interkalacije, što se može shvatiti kao teže odvijanje. Međutim, tvarima u reakciji interkalacije je teško širiti se, uzrokujući da se reakcija pretvorbe lako odvija na niskim temperaturama) i akumulirati u litijeve dendrite. Kao što smo svi učili u kemiji u devetom razredu, metalni litij je vrlo reaktivan i može odmah reagirati s elektrolitom litijeve baterije. Nastale kemijske komponente također su nepovratne, uzrokujući gubitak kapaciteta. Osim toga, metalni litij nastavlja rasti i razvijati se i vrlo je lako probušiti dijafragmu i spojiti se s pozitivnim stupnjem, uzrokujući unutarnji kvar kratkog spoja i lako uzrokujući ozbiljnije sigurnosne nesreće.

3. Niskotemperaturno punjenje i pražnjenje izazivaju pucanje čestica pozitivne razine

Tijekom niskotemperaturnog punjenja i pražnjenja, litijevi ioni se stisnu na površinu konstante rešetke pozitivne razine, što može lako dovesti do pucanja aktivnih čestica pozitivne razine. S jedne strane, nanosi štetu pozitivnim energetskim sirovinama, uzrokujući oštećenje kapaciteta. Osim toga, taloženje viška kemijskih elemenata u pozitivnoj elektrodi prenijet će se na površinu negativne elektrode i pretvoriti u metalne čestice, potičući stvaranje akumulacije litija.

4. Skladištenje na niskim temperaturama smanjuje kapacitet baterije

Nedavno su neki istraživači otkrili da je baterija samo pohranjena na niskoj temperaturi 48 sati, a zatim ostavljena na sobnoj temperaturi da se odmori, a zatim je testiran kapacitet. Utvrđeno je da će se za baterije koje su dugo bile natopljene visokom temperaturom kapacitet smanjiti za 3,2% kada se pune malom brzinom (sporo punjenje), ali kada se pune velikom brzinom (brzo punjenje), kapacitet će biti smanjen za 6%.

Čimbenici koji dovode do oštećenja kapaciteta su:

1) Niska temperatura pogoršava pucanje pozitivnog stupnja.

2) Niska temperatura će vjerojatno uzrokovati rotaciju čestica pozitivne razine, uzrokujući njihovo odvajanje od ljepila i gubitak fotoelektrokatalitičke aktivnosti.