دلایل و راه حل های ظرفیت کم باتری های لیتیومی در زمستان

دلایل و راه حل های ظرفیت کم باتری های لیتیومی در زمستان

دلایل کاهش ظرفیت باتری های لیتیومی در زمستان

1. ویسکوزیته الکترولیت افزایش می یابد

الکترولیت باتری های لیتیومی از حلال های آلی کربنات و املاح لیتیوم هگزا فلوروفسفات تشکیل شده است. در شرایط دمای پایین، ویسکوزیته الکترولیت افزایش می‌یابد و سرعت انتشار یون‌های لیتیوم در الکترولیت کاهش می‌یابد و در نتیجه عملکرد باتری کاهش می‌یابد.

2. سازگاری بین الکترولیت، الکترود منفی و جداکننده بدتر می شود: در یک محیط با دمای پایین، سازگاری بین الکترولیت، الکترود منفی و جداکننده بدتر می شود که بر انتقال یون های لیتیوم و عملکرد باتری

2. کاهش برگشت پذیری مواد فعال

در شرایط دمای پایین، برگشت‌پذیری ماده فعال باتری‌های لیتیومی کاهش می‌یابد، به این معنی که راندمان باتری در هنگام شارژ و دشارژ کاهش می‌یابد و در نتیجه ظرفیت باتری کاهش می‌یابد.

3. سیستم انتشار داخلی ماده فعال کاهش می یابد: در محیط های با دمای پایین، سیستم انتشار داخلی مواد فعال باتری های لیتیوم یون کاهش می یابد و مقاومت انتقال بار (Rct) به طور قابل توجهی افزایش می یابد. این بدان معنی است که مقاومت در برابر حرکت یون های لیتیوم در داخل ماده فعال افزایش می یابد و در نتیجه ظرفیت باتری کاهش می یابد.

4. مقاومت جداکننده باتری افزایش می یابد

جداکننده باتری‌های لیتیومی در شرایط دمای پایین سفت‌تر می‌شود و باعث می‌شود مقاومت یون‌های لیتیوم از جداکننده عبور کند که بر عملکرد باتری نیز تأثیر می‌گذارد.

5. پایداری حرارتی اجزای باتری کاهش می یابد

در محیط های با دمای پایین، پایداری حرارتی اجزای باتری کاهش می یابد و احتمال افزایش دمای داخلی باتری بیشتر است. دمای بیش از حد بالا می تواند بر عملکرد باتری تأثیر منفی بگذارد.

6. لیتیوم از الکترود منفی رسوب می کند: در محیط های با دمای پایین، لیتیوم به طور جدی از الکترود منفی باتری های لیتیوم یون رسوب می کند و لیتیوم فلزی رسوب شده با الکترولیت واکنش می دهد و رسوب محصول باعث ضخامت جامد می شود. رابط الکترولیت (SEI) برای افزایش. این بر انتقال یون های لیتیوم و عملکرد باتری تأثیر می گذارد.

7. افزایش امپدانس پراکندگی یون لیتیوم باتری های لیتیوم یون در دماهای پایین: این یکی از عوامل مهم موثر بر عملکرد دمای پایین باتری های لیتیوم یون است. در دماهای پایین، مقاومت پراکندگی یون‌های لیتیوم در الکترولیت افزایش می‌یابد و باعث کاهش سرعت انتقال یون‌های لیتیوم می‌شود و در نتیجه بر ظرفیت باتری تأثیر می‌گذارد.

راه حل ها

1. بهبود عملکرد الکترولیت در دمای پایین با بهبود فرمول و ترکیب الکترولیت و کاهش ویسکوزیته آن در شرایط دمای پایین، می توان سرعت انتشار یون های لیتیوم در الکترولیت را افزایش داد و در نتیجه عملکرد باتری را بهبود بخشید. به عنوان مثال می توان از حلال های آلی جدید استفاده کرد یا از مواد افزودنی برای کاهش ویسکوزیته الکترولیت استفاده کرد.
 

2. ساختار و ترکیب مواد فعال را بهینه کنید
با تغییر ساختار و ترکیب ماده فعال، برگشت پذیری آن در شرایط دمای پایین قابل بهبود است. به عنوان مثال می توان از انواع جدیدی از پوشش های مواد فعال استفاده کرد یا اندازه و شکل ذرات ماده فعال را تغییر داد.

3. مواد و ساختار دیافراگم را بهبود بخشید
استفاده از مواد و ساختارهای جدید غشایی می‌تواند نرمی و قابلیت تنفس آن را در شرایط دمای پایین بهبود بخشد و مقاومت یون‌های لیتیوم را که از جداکننده عبور می‌کنند کاهش دهد و در نتیجه عملکرد باتری را بهبود بخشد. به عنوان مثال، می توانید از غشای متخلخل یا غشای کامپوزیت استفاده کنید.

4. تقویت مدیریت حرارتی باتری
با تقویت مدیریت حرارتی باتری، می توان دمای داخلی باتری را ثابت نگه داشت و از تاثیر گرمای بیش از حد بر عملکرد باتری جلوگیری کرد. به عنوان مثال، می توان یک دستگاه دفع گرما را به بسته باتری اضافه کرد یا طراحی اتلاف حرارت بسته باتری را بهینه کرد. علاوه بر این، دمای کار باتری را نیز می توان از طریق استراتژی های کنترل هوشمند شارژ و دشارژ تنظیم کرد. به عنوان مثال، در طول فرآیند شارژ، اندازه و زمان جریان کنترل می شود تا دمای باتری بیش از حد بالا نباشد. در طول فرآیند تخلیه، کار به موقع متوقف می شود تا دمای باتری کاهش یابد. این اقدامات می تواند به ثابت نگه داشتن دمای داخل باتری و بهبود عملکرد باتری کمک کند.