Wenn sich die Lithium-Ionen-Batterie in einem niedrigen Temperaturzustand befindet, ist ihre verfügbare Kapazität reduziert und die Lade- und Entladeleistung ist begrenzt. Wenn die Leistung nicht begrenzt wird, kommt es zur Entwicklung von Lithiumionen im Inneren der Batterie, was zu einer irreversiblen Verringerung der Batteriekapazität führt und ein Sicherheitsrisiko für die Verwendung der Batterie darstellt. Je niedriger die Umgebungstemperatur, desto geringer die Aktivität des Wirkstoffs in der Batterie, desto höher der Innenwiderstand und die Viskosität des Elektrolyten, desto schwieriger ist die Ionendiffusion und desto langsamer ist die Diffusion von Lithiumionen in der Elektrode bei niedriger Temperatur , das sich nur schwer einbetten und leicht herausnehmen lässt, so dass die Kapazität schnell abnimmt. Daher hat die Verwendung niedriger Temperaturen einen großen Einfluss auf die Batterielebensdauer.

Ich glaube, wir haben alle ähnliche Gefühle: Lithiumbatterien haben im Winter eine kürzere Nutzungsdauer als im Sommer. Es ist ersichtlich, dass die Leistung von Lithiumbatterien von der Umgebungstemperatur beeinflusst wird. Unter allen Umweltfaktoren hat die Temperatur den größten Einfluss auf die Lade- und Entladeleistung von Lithiumbatterien. Im Allgemeinen wissen die Leute in der Lithiumbatterieindustrie, dass der Lade- und Entladezustand von Lithiumbatterien stabil ist und die Temperaturänderung einen großen Einfluss hat, sowie das Laden und Entladen von Lithiumbatterien in Umgebungen mit hohen und niedrigen Temperaturen und die Kapazitätserhaltung Der Marktanteil von Lithiumbatterien ist zurückgegangen.
Es muss Ihnen erklärt werden, dass die Kapazität von Lithium-Ionen-Batterien bei niedrigen Temperaturen nicht verschwindet, sondern einfach nicht im normalen Spannungsbereich (≥3,0 V) freigesetzt werden kann, wenn die Entlade-Abschaltspannung weiter verlängert werden kann , dann kann die Restkapazität freigegeben werden.
Die elektrochemische Reaktion an der Grenzfläche Elektrode/Elektrolyt hängt von der Umgebungstemperatur ab und die Grenzfläche Elektrode/Elektrolyt gilt als das Herzstück der Batterie. Sinkt die Temperatur, sinkt auch die Reaktionsgeschwindigkeit der Elektrode. Unter der Annahme, dass die Batteriespannung konstant bleibt und der Entladestrom reduziert wird, sinkt auch die Leistungsabgabe der Batterie.
Abbildung 1 ist ein schematisches Diagramm der Entladekapazitätskurve einer Lithium-Ionen-Batterie bei verschiedenen niedrigen Temperaturen (hier wird sie zur Darstellung des allgemeinen Trends verwendet). Verglichen mit einer Raumtemperatur von 20 °C war die Kapazitätsabschwächung bei niedrigen Temperaturen von -20 °C deutlicher, bei -30 °C ist der Kapazitätsverlust größer und bei -40 °C beträgt die Kapazität nicht einmal die Hälfte.

Hier ist ein Blick auf die Faktoren, die die Leistung bei niedrigen Temperaturen beeinflussen. Durch den Vergleich der Beziehung zwischen Kapazität und Elektrolytleitfähigkeit (Abbildung 2) lässt sich erkennen, dass die Leitfähigkeit des Batterieelektrolyten umso geringer ist, je niedriger die Temperatur ist. Wenn die Leitfähigkeit abnimmt, verringert sich die Fähigkeit der Lösung, aktive Ionen zu leiten, was sich in einem Anstieg des Widerstands der internen Reaktion der Batterie widerspiegelt (dieser Widerstand wird in der elektrochemischen Impedanz ausgedrückt), was zu einer Verringerung der Entladekapazität führt , also eine Abnahme der Kapazität. Durch Messen der Impedanz jedes Teils der Batterie (positiv, negativ, Elektrolyt) können Sie außerdem den Einfluss jedes Teils auf die Batterieimpedanz erkennen (Abbildung 3). Wenn die Temperatur etwa <-10 °C beträgt, steigt die Grenzflächenimpedanz der positiven Elektrode und der negativen Elektrode (Graphit als Beispiel in der Abbildung) schnell an, während die Impedanz des Elektrolyten nach etwa -20 °C schnell ansteigt. und die kombinierten Ergebnisse dieser Impedanzen zeigen, dass die Batterieimpedanz bei etwa <-10 °C schnell ansteigt (dargestellt durch die Li-Ionen-Zelle in der Abbildung).

FEIGE. 2 Zusammenhang zwischen Batteriekapazität und Elektrolytleitfähigkeit bei verschiedenen Temperaturen

Im Vergleich zur Niedertemperaturentladung ist die Ladeleistung von Lithium-Ionen-Batterien bei niedrigen Temperaturen unbefriedigender. Das Laden bei niedrigen Temperaturen unter 0 °C erhöht den Innendruck der Batterie und kann das Sicherheitsventil öffnen, was vor allem beim Laden bei niedrigen Temperaturen der Fall ist Erreichen Sie schnell die konstante Spannungsstufe und verringern Sie die Ladekapazität bis zu einem gewissen Grad, während sich die Ladezeit verlängert. Darüber hinaus können Lithium-Ionen-Akkus beim Laden bei niedriger Temperatur möglicherweise nicht in den Graphit eingebettet werden Negative Elektrode, so dass auf der negativen Oberfläche niedergeschlagen wird, um Metall-Lithium-Dendriten zu bilden. Diese Reaktion verbraucht die Batterie, kann wiederholt geladen und entladen werden und verringert die Batteriekapazität erheblich. Ausgefällte Lithium-Metall-Dendriten können auch das Diaphragma durchstoßen Auswirkungen auf die Sicherheitsleistung haben.
Die Entladekapazität von Lithium-Ionen-Batterien bei niedrigen Temperaturen verringert sich, sie kann jedoch nach dem Laden und Entladen bei normaler Temperatur wiederhergestellt werden, was einen reversiblen Kapazitätsverlust darstellt. Das Laden bei niedriger Temperatur führt jedoch zu einer Lithiumanalyse, was einen dauerhaften Kapazitätsverlust darstellt. Aufgrund des größeren Schadens beim Laden von Lithium bei niedrigen Temperaturen wird das Laden von Lithium-Ionen-Batterien bei niedrigen Temperaturen strenger kontrolliert als das Entladen bei niedrigen Temperaturen.
Beim Laden im Winter ist die Außentemperatur niedrig, wenn die Umgebungstemperatur unter 0 °C liegt, nimmt die Ladegeschwindigkeit des Akkus ab und es kann sogar sein, dass der Akku nicht geladen werden kann, was ein normales Phänomen ist. Bitte laden Sie den Akku bei der entsprechenden Umgebungstemperatur auf um den Ladeeffekt zu gewährleisten.