Kesan pengecasan suhu rendah pada bateri litium tidak dapat dipulihkan

Mengecas atau menyahcas bateri pada suhu rendah akan menyebabkan kerosakan tidak dapat dipulihkan pada bateri, menyebabkan penurunan kapasiti dan risiko keselamatan yang serius. Penyimpanan jangka panjang pada suhu ultra rendah (-20 darjah ) juga akan menyebabkan kerosakan tidak dapat dipulihkan pada bateri dan mengurangkan kapasitinya.

1. Keseluruhan proses mengecas bateri lithium-ion pada suhu rendah

Peringkat positif bateri litium-ion biasanya ternary (NCM), bateri litium besi fosfat (LFP) dan bateri litium kobalt oksida (LCO), dan elektrod negatif ialah grafit (Gr). Apabila bateri sedang dicas, ion litium bergerak dari pemalar kekisi positif merentasi diafragma elektrolit bateri litium ke elektrod negatif dan diletakkan di dalam lapisan pepejal grafit. Apabila mengecas dan menyahcas, boleh difahami bahawa ia keluar dari lapisan pepejal elektrod negatif grafit dan kemudian kembali kepada pemalar kekisi positif.

Apabila suhu struktur bateri litium-ion dan proses pengecasan dan nyahcas rendah, prestasi gerakan molekul berkurangan, keseluruhan kadar tindak balas dan proses pemindahan bahan akan menjadi perlahan, jadi kelambatan yang paling jelas dalam bateri ialah litium- ion/ Pengangkutan molekul litium dalam lapisan pepejal grafit (elektrod negatif) dan pemalar kekisi tertib positif. Oleh itu terdapat banyak litium yang didepositkan dalam peringkat elektrik dan halaman elektrolit bateri litium. Apabila bateri sedang dicas, ion litium tidak boleh diperah ke dalam lapisan grafit dan akan kekal pada permukaan elektrod negatif, bertukar menjadi litium logam dan terkumpul menjadi dendrit litium. Semasa mengecas dan menyahcas, ion litium terhimpit pada permukaan pemalar kekisi peringkat positif, yang boleh menyebabkan peringkat positif retak dengan mudah.

2. Pengecasan bateri suhu rendah menyebabkan pemendakan litium, mengakibatkan risiko keselamatan yang jelas

Proses pertumbuhan dendrit litium: Apabila mengecas bateri biasa, ion litium memasuki lapisan pepejal grafit dengan teratur, menyebabkan tindak balas interkalasi. Walau bagaimanapun, apabila mengecas bateri suhu rendah, ion litium tidak boleh memerah ke dalam lapisan grafit dan akan sentiasa diserap oleh peranti elektronik pada permukaan elektrod negatif dan menjadi litium logam, mengakibatkan tindak balas penukaran (perbezaan potensi tindak balas adalah lebih rendah daripada tindak balas interkalasi, yang boleh difahami sebagai lebih sukar berlaku. Walau bagaimanapun, bahan dalam tindak balas interkalasi sukar merebak, menyebabkan tindak balas penukaran berlaku dengan mudah pada suhu rendah) dan terkumpul menjadi dendrit litium. Seperti yang kita semua pelajari dalam kimia gred kesembilan, litium logam sangat reaktif dan boleh bertindak balas serta-merta dengan elektrolit bateri litium. Komponen kimia yang terhasil juga tidak dapat dipulihkan, menyebabkan kehilangan kapasiti. Di samping itu, litium logam terus berkembang dan berkembang, dan sangat mudah untuk menusuk diafragma dan menyambung dengan peringkat positif, menyebabkan kegagalan litar pintas dalaman dan mudah menyebabkan kemalangan keselamatan yang lebih serius.

3. Pengecasan dan penyahcasan suhu rendah menyebabkan zarah tahap positif retak

Semasa mengecas dan menyahcas suhu rendah, ion litium dihimpit pada permukaan pemalar kekisi tahap positif, yang boleh membawa kepada keretakan zarah aktif tahap positif. Di satu pihak, ia menyebabkan kerosakan kepada bahan mentah tenaga positif, menyebabkan kerosakan kapasiti. Di samping itu, pemendakan unsur kimia yang berlebihan dalam elektrod positif akan dipindahkan ke permukaan elektrod negatif dan ditukar kepada zarah logam, mendorong pembentukan pengumpulan litium.

4. Storan suhu rendah mengurangkan kapasiti bateri

Baru-baru ini, beberapa penyelidik mendapati bahawa bateri hanya disimpan pada suhu rendah selama 48 jam, dan kemudian diletakkan pada suhu bilik untuk berehat, dan kemudian kapasiti diuji. Didapati bagi bateri yang direndam dalam suhu tinggi untuk jangka masa yang lama, kapasiti akan berkurangan sebanyak 3.2% apabila dicas pada kadar yang kecil (cas perlahan), tetapi apabila dicas pada kadar yang besar (fast charge), kapasiti akan menjadi. dikurangkan sebanyak 6%.

Faktor-faktor yang membawa kepada kemerosotan kapasiti ialah:

1) Suhu rendah memburukkan lagi keretakan peringkat positif.

2) Suhu rendah berkemungkinan menyebabkan zarah tahap positif berputar, dengan itu menyebabkan ia terlepas daripada pelekat dan kehilangan aktiviti fotoelektrokatalitik.