L’impatto della ricarica a bassa temperatura sulle batterie al litio è irreversibile

Caricare o scaricare le batterie a basse temperature causerà danni irreversibili alla batteria, causando cali di capacità e gravi rischi per la sicurezza. Anche la conservazione a lungo termine a temperature estremamente basse (-20 gradi) causerà danni irreversibili alla batteria e ne ridurrà la capacità.

1. L'intero processo di ricarica della batteria agli ioni di litio a bassa temperatura

Lo stadio positivo delle batterie agli ioni di litio è generalmente ternario (NCM), batteria al litio ferro fosfato (LFP) e batteria all'ossido di litio cobalto (LCO) e l'elettrodo negativo è grafite (Gr). Quando la batteria viene caricata, gli ioni di litio si spostano dalla costante reticolare positiva attraverso il diaframma elettrolitico della batteria al litio fino all'elettrodo negativo e vengono posizionati nello strato solido di grafite. Durante la carica e la scarica, si può capire che esce dallo strato solido dell'elettrodo negativo di grafite e poi ritorna alla costante reticolare positiva.

Quando la temperatura della struttura della batteria agli ioni di litio e il processo di carica e scarica sono bassi, le prestazioni del movimento molecolare diminuiscono, l'intera velocità di reazione e il processo di trasferimento del materiale rallenteranno, quindi il rallentamento più evidente nella batteria è il litio-ione. ione/ Trasporto di molecole di litio nello strato solido di grafite (elettrodo negativo) e costante reticolare di ordine positivo. Pertanto c'è molto litio depositato nello stadio elettrico e nella pagina dell'elettrolito della batteria al litio. Durante la ricarica della batteria, gli ioni di litio non possono essere schiacciati nello strato di grafite e rimangono sulla superficie dell'elettrodo negativo, trasformandosi in litio metallico e accumulandosi nei dendriti di litio. Durante la carica e la scarica, gli ioni di litio vengono schiacciati sulla superficie della costante reticolare dello stadio positivo, il che può facilmente causare la rottura dello stadio positivo.

2. La ricarica della batteria a bassa temperatura provoca la precipitazione del litio, con conseguenti evidenti rischi per la sicurezza

Il processo di crescita dei dendriti di litio: Quando si carica una normale batteria, gli ioni di litio entrano in modo ordinato nello strato solido di grafite, provocando una reazione di intercalazione. Tuttavia, quando si carica una batteria a bassa temperatura, gli ioni di litio non possono penetrare nello strato di grafite e verranno sempre assorbiti dal dispositivo elettronico sulla superficie dell'elettrodo negativo e diventeranno litio metallico, provocando una reazione di conversione (la differenza di potenziale di reazione è inferiore alla reazione di intercalazione, che può essere intesa come più difficile da verificare (tuttavia, è difficile che le sostanze nella reazione di intercalazione si diffondano, facendo sì che la reazione di conversione avvenga facilmente a basse temperature) e si accumulino nei dendriti di litio. Come tutti abbiamo imparato in chimica alle superiori, il litio metallico è molto reattivo e può reagire immediatamente con l'elettrolita della batteria al litio. Anche i componenti chimici risultanti sono irreversibili e causano una perdita di capacità. Inoltre, il litio metallico continua a crescere e svilupparsi ed è molto facile forare il diaframma e collegarlo allo stadio positivo, causando guasti interni al cortocircuito e causando facilmente incidenti di sicurezza più gravi.

3. Il caricamento e lo scaricamento a bassa temperatura inducono la rottura delle particelle di livello positivo

Durante la carica e la scarica a bassa temperatura, gli ioni di litio vengono schiacciati sulla superficie della costante reticolare di livello positivo, il che può facilmente portare alla rottura delle particelle attive di livello positivo. Da un lato, danneggia le materie prime energetiche positive, causando danni alla capacità. Inoltre, la precipitazione degli elementi chimici in eccesso nell'elettrodo positivo verrà trasferita sulla superficie dell'elettrodo negativo e convertita in particelle metalliche, inducendo la formazione di accumulo di litio.

4. La conservazione a bassa temperatura riduce la capacità della batteria

Recentemente, alcuni ricercatori hanno scoperto che la batteria veniva conservata a bassa temperatura solo per 48 ore, quindi lasciata a temperatura ambiente per riposare, quindi ne veniva testata la capacità. Si è riscontrato che per le batterie immerse ad alta temperatura per lungo tempo, la capacità sarà ridotta del 3,2% se caricate a una velocità ridotta (carica lenta), ma quando caricate a una velocità elevata (ricarica rapida), la capacità sarà ridotta. ridotto del 6%.

I fattori che portano alla compromissione della capacità sono:

1) La bassa temperatura aggrava la rottura dello stadio positivo.

2) È probabile che la bassa temperatura provochi la rotazione delle particelle di livello positivo, provocandone così il distacco dall'adesivo e la perdita dell'attività fotoelettrocatalitica.