O ambiente em que a bateria de polímero de lítio é utilizada também é muito importante para influenciar seu ciclo de vida. Entre eles, a temperatura ambiente é um fator muito importante. Temperaturas ambientes muito baixas ou muito altas podem afetar o ciclo de vida das baterias de polímero de lítio. Em aplicações de baterias de energia e aplicações onde a temperatura é uma grande influência, o gerenciamento térmico das baterias de polímero de lítio é necessário para melhorar a eficiência da bateria.
Causas da mudança de temperatura interna da bateria de polímero de lítio
ParaBaterias de polímero de lítioA geração interna de calor é composta por calor de reação, calor de polarização e calor Joule. Uma das principais razões para o aumento da temperatura da bateria de polímero de lítio é o aumento da temperatura causado pela resistência interna da bateria. Além disso, devido ao posicionamento denso do corpo da célula aquecida, a região central tende a acumular mais calor, enquanto a região das bordas acumula menos, o que aumenta o desequilíbrio de temperatura entre as células individuais da bateria de polímero de lítio.
Métodos de regulação de temperatura de baterias de polímero de lítio
- Ajuste interno
O sensor de temperatura será colocado no local mais representativo, com maior variação de temperatura, especialmente nas temperaturas mais altas e mais baixas, bem como no centro da área de maior poder de acumulação de calor da bateria de polímero de lítio.
- Regulação externa
Regulação do resfriamento: Atualmente, considerando a complexidade da estrutura de gerenciamento térmico das baterias de polímero de lítio, a maioria delas adota a estrutura simples do método de resfriamento a ar. E considerando a uniformidade da dissipação de calor, a maioria delas adota o método de ventilação paralela.
- Regulação da temperatura: a estrutura de aquecimento mais simples é adicionar placas de aquecimento na parte superior e inferior da bateria de polímero de lítio para implementar o aquecimento, há uma linha de aquecimento antes e depois de cada bateria de polímero de lítio ou o uso de filme de aquecimento enrolado ao redor daBateria de polímero de lítiopara aquecimento.
As principais razões para a redução da capacidade das baterias de polímero de lítio em baixas temperaturas
- Baixa condutividade eletrolítica, baixa molhabilidade e/ou permeabilidade do diafragma, migração mais lenta de íons de lítio, taxa de transferência de carga mais lenta na interface eletrodo/eletrólito, etc.
2. Além disso, a impedância da membrana SEI aumenta em baixas temperaturas, diminuindo a taxa de passagem dos íons de lítio pela interface eletrodo/eletrólito. Uma das razões para o aumento da impedância do filme SEI é que os íons de lítio se desprendem mais facilmente do eletrodo negativo em baixas temperaturas e são mais difíceis de incorporar.
3. Durante o carregamento, o metal de lítio aparecerá e reagirá com o eletrólito para formar uma nova película SEI para cobrir a película SEI original, o que aumenta a impedância da bateria, fazendo com que sua capacidade diminua.
Baixa temperatura no desempenho de baterias de polímero de lítio
1. baixa temperatura no desempenho de carga e descarga
À medida que a temperatura diminui, a tensão de descarga média e a capacidade de descarga debaterias de polímero de lítiosão reduzidas, especialmente quando a temperatura é de -20 ℃, a capacidade de descarga da bateria e a tensão média de descarga diminuem mais rapidamente.
2. Baixa temperatura no desempenho do ciclo
A capacidade da bateria decai mais rapidamente a -10°C, permanecendo em apenas 59 mAh/g após 100 ciclos, com queda de 47,8% na capacidade. A bateria descarregada em baixa temperatura é testada em temperatura ambiente para carga e descarga, e o desempenho de recuperação da capacidade é examinado durante esse período. Sua capacidade se recuperou para 70,8 mAh/g, com uma perda de capacidade de 68%. Isso demonstra que o ciclo de baixa temperatura da bateria tem um impacto maior na recuperação da capacidade da bateria.
3. Impacto da baixa temperatura no desempenho de segurança
O carregamento de uma bateria de polímero de lítio é feito pelo processo de liberação de íons de lítio do eletrodo positivo através da migração do eletrólito incorporado ao material negativo. Os íons de lítio são polimerizados para o eletrodo negativo, capturando um íon de lítio por seis átomos de carbono. Em baixas temperaturas, a atividade da reação química é reduzida, enquanto a migração de íons de lítio se torna mais lenta. Os íons de lítio na superfície do eletrodo negativo, que não foram incorporados ao eletrodo negativo, são reduzidos a lítio metálico, e a precipitação na superfície do eletrodo negativo forma dendritos de lítio, que podem facilmente perfurar o diafragma, causando um curto-circuito na bateria, o que pode danificá-la e causar acidentes de segurança.
Por fim, gostaríamos de lembrar que baterias de polímero de lítio não devem ser carregadas no inverno em baixas temperaturas. Devido a baixas temperaturas, os íons de lítio aninhados no eletrodo negativo produzirão cristais de íons, perfurando diretamente o diafragma, o que geralmente causa um microcurto-circuito, afetando a vida útil e o desempenho, além de uma explosão direta grave. Portanto, algumas pessoas consideram que o carregamento de baterias de polímero de lítio no inverno não pode ser realizado, pois isso se deve à falta de um sistema de gerenciamento de bateria para proteger o produto.
Horário da publicação: 14 de outubro de 2022