Anche l'ambiente in cui viene utilizzata la batteria ai polimeri di litio è molto importante per influenzarne la durata del ciclo di vita. Tra i vari fattori, la temperatura ambiente riveste un ruolo cruciale. Temperature troppo basse o troppo alte possono infatti compromettere la durata delle batterie ai polimeri di litio. Nelle applicazioni di potenza e in quelle in cui la temperatura è un fattore determinante, è fondamentale gestire termicamente le batterie ai polimeri di litio per migliorarne l'efficienza.

Cause della variazione di temperatura interna del pacco batterie ai polimeri di litio

Perbatterie ai polimeri di litioLa generazione di calore interna è costituita da calore di reazione, calore di polarizzazione e calore Joule. Una delle principali cause dell'aumento di temperatura delle batterie ai polimeri di litio è l'aumento di temperatura causato dalla resistenza interna della batteria. Inoltre, a causa della fitta disposizione del corpo della cella riscaldante, la regione centrale tende ad accumulare più calore, mentre la regione periferica ne accumula di meno, il che aumenta lo squilibrio termico tra le singole celle nella batteria ai polimeri di litio.

Metodi di regolazione della temperatura delle batterie ai polimeri di litio

1. Regolazione interna

Il sensore di temperatura verrà posizionato nel punto più rappresentativo, ovvero nel punto in cui si registra la maggiore variazione di temperatura, in particolare nelle zone con temperature massime e minime, nonché al centro dell'area di maggiore accumulo di calore della batteria al litio polimerica.

1. regolamentare

Regolazione del raffreddamento: Attualmente, considerando la complessità della struttura di gestione termica delle batterie ai polimeri di litio, la maggior parte di esse adotta la semplice struttura del raffreddamento ad aria. E considerando l'uniformità della dissipazione del calore, la maggior parte di esse adotta il metodo di ventilazione parallela.

1. Regolazione della temperatura: la struttura di riscaldamento più semplice consiste nell'aggiungere piastre riscaldanti sulla parte superiore e inferiore della batteria ai polimeri di litio per implementare il riscaldamento, c'è una linea di riscaldamento prima e dopo ogni batteria ai polimeri di litio o l'uso di una pellicola riscaldante avvolta attorno allabatteria ai polimeri di litioper il riscaldamento.

Le principali ragioni della riduzione della capacità delle batterie ai polimeri di litio a basse temperature

1. Scarsa conduttività dell'elettrolita, scarsa bagnabilità e/o permeabilità del diaframma, migrazione più lenta degli ioni di litio, velocità di trasferimento di carica più lenta all'interfaccia elettrodo/elettrolita, ecc.

2. Inoltre, l'impedenza della membrana SEI aumenta a basse temperature, rallentando la velocità di passaggio degli ioni di litio attraverso l'interfaccia elettrodo/elettrolita. Uno dei motivi dell'aumento dell'impedenza del film SEI è che a basse temperature è più facile per gli ioni di litio staccarsi dall'elettrodo negativo e più difficile incorporarli.

3. Durante la ricarica, il litio metallico apparirà e reagirà con l'elettrolita formando un nuovo strato SEI che ricoprirà quello originale, aumentando l'impedenza della batteria e causando quindi una diminuzione della sua capacità.

Le basse temperature influenzano le prestazioni delle batterie ai polimeri di litio.

1. Bassa temperatura sulle prestazioni di carica e scarica

Man mano che la temperatura diminuisce, la tensione di scarica media e la capacità di scarica dibatterie ai polimeri di litiosono ridotte, soprattutto quando la temperatura è di -20 ℃, la capacità di scarica della batteria e la tensione di scarica media diminuiscono più rapidamente.

2. Bassa temperatura sulle prestazioni del ciclo

La capacità della batteria si degrada più rapidamente a -10℃ e, dopo 100 cicli, rimane solo di 59 mAh/g, con un decadimento della capacità del 47,8%; la batteria scaricata a bassa temperatura viene testata a temperatura ambiente per la carica e la scarica e le prestazioni di recupero della capacità vengono esaminate durante tale periodo. La sua capacità si è ripristinata a 70,8 mAh/g, con una perdita di capacità del 68%. Ciò dimostra che il ciclo a bassa temperatura della batteria ha un impatto maggiore sul recupero della capacità della batteria.

3. Impatto delle basse temperature sulle prestazioni di sicurezza

La carica delle batterie ai polimeri di litio è il processo di migrazione degli ioni di litio dall'elettrodo positivo attraverso l'elettrolita incorporato nel materiale negativo, dove gli ioni di litio vengono polimerizzati e catturati da sei atomi di carbonio. A basse temperature, l'attività della reazione chimica si riduce, mentre la migrazione degli ioni di litio rallenta. Gli ioni di litio presenti sulla superficie dell'elettrodo negativo non sono stati incorporati nell'elettrodo negativo, si riducono a litio metallico e precipitano sulla superficie dell'elettrodo negativo formando dendriti di litio, che possono facilmente perforare il diaframma causando un cortocircuito nella batteria, con conseguenti danni e incidenti.

Infine, desideriamo ricordarvi che è meglio non caricare le batterie ai polimeri di litio in inverno a basse temperature. A causa delle basse temperature, gli ioni di litio che si depositano sull'elettrodo negativo formano cristalli ionici che perforano direttamente il diaframma, causando generalmente un micro-cortocircuito che compromette la durata e le prestazioni, con il rischio di una grave esplosione. Pertanto, alcune persone ritengono che le batterie ai polimeri di litio non possano essere caricate in inverno; ciò è dovuto al fatto che alcuni sistemi di gestione della batteria sono progettati per proteggere il prodotto.