סיבות ופתרונות לקיבולת הנמוכה של סוללות ליתיום בחורף

סיבות ופתרונות לקיבולת הנמוכה של סוללות ליתיום בחורף

הסיבות לכך שהקיבולת של סוללות ליתיום הופכת נמוכה יותר בחורף

1. צמיגות האלקטרוליט עולה

האלקטרוליט של סוללות ליתיום מורכב מממיסים אורגניים קרבונטים ומומס ליתיום hexafluorophosphate. בתנאי טמפרטורה נמוכים, צמיגות האלקטרוליט עולה, וקצב הדיפוזיה של יוני הליתיום באלקטרוליט מואט, וכתוצאה מכך ירידה בביצועי הסוללה.

התאימות בין האלקטרוליט, האלקטרודה השלילית והמפריד הופכת גרועה יותר: בסביבה בטמפרטורה נמוכה, התאימות בין האלקטרוליט, האלקטרודה השלילית והמפריד הולכת ומחמירה, מה שישפיע על העברת יוני הליתיום והביצועים. של הסוללה.

2. הפיכות מופחתת של חומרים פעילים

בתנאי טמפרטורה נמוכים, הפיכות החומר הפעיל של סוללות ליתיום מצטמצמת, מה שאומר שיעילות הסוללה בזמן הטעינה והפריקה מצטמצמת, מה שמביא להפחתה בקיבולת הסוללה.

3. מערכת הדיפוזיה הפנימית של החומר הפעיל מצטמצמת: בסביבות טמפרטורה נמוכה, מערכת הדיפוזיה הפנימית של החומר הפעיל של סוללות ליתיום-יון מצטמצמת, והתנגדות העברת המטען (Rct) עולה באופן משמעותי. המשמעות היא שההתנגדות לתנועה של יוני ליתיום בתוך החומר הפעיל עולה, וכתוצאה מכך הקטנת קיבולת הסוללה.

4. ההתנגדות של מפריד הסוללות עולה

המפריד של סוללות ליתיום יהפוך קשיח יותר בתנאי טמפרטורה נמוכים, מה שיגרום להתנגדות של יוני ליתיום לעבור דרך המפריד, מה שישפיע גם על ביצועי הסוללה.

5. היציבות התרמית של רכיבי הסוללה יורדת

בסביבות בטמפרטורה נמוכה, היציבות התרמית של רכיבי הסוללה יורדת, ויש סיכוי גבוה יותר שהטמפרטורה הפנימית של הסוללה תעלה. טמפרטורות גבוהות מדי עלולות להשפיע לרעה על ביצועי הסוללה.

6. ליתיום מושקע מהאלקטרודה השלילית: בסביבות בטמפרטורה נמוכה, ליתיום מושקע ברצינות מהאלקטרודה השלילית של סוללות ליתיום-יון, והליתיום המתכתי המושקע מגיב עם האלקטרוליט, ושקיעת המוצר גורמת לעובי המוצק. ממשק אלקטרוליט (SEI) כדי להגדיל. זה משפיע על הובלת יוני ליתיום ועל ביצועי הסוללה.

7. העלייה בעכבת פיזור ליתיום יון של סוללות ליתיום יון בטמפרטורות נמוכות: זהו אחד הגורמים החשובים המשפיעים על הביצועים בטמפרטורה נמוכה של סוללות ליתיום יון. בטמפרטורות נמוכות עולה התנגדות הפיזור של יוני הליתיום באלקטרוליט, מה שגורם להאטה של ​​מהירות ההולכה של יוני הליתיום, ובכך משפיעה על קיבולת הסוללה.

פתרונות

1. שפר את ביצועי האלקטרוליט בטמפרטורה נמוכה
על ידי שיפור הנוסחה והרכב האלקטרוליט והפחתת צמיגותו בתנאי טמפרטורה נמוכה, ניתן להגביר את קצב הדיפוזיה של יוני הליתיום באלקטרוליט, ובכך לשפר את ביצועי הסוללה. לדוגמה, ניתן להשתמש בממיסים אורגניים חדשים או להשתמש בתוספים כדי להפחית את הצמיגות של האלקטרוליט.

2. ייעול המבנה וההרכב של חומרים פעילים
על ידי שינוי המבנה וההרכב של החומר הפעיל, ניתן לשפר את הפיכותו בתנאי טמפרטורה נמוכה. לדוגמה, ניתן להשתמש בסוגים חדשים של ציפוי חומרים פעילים או לשנות את הגודל והצורה של חלקיקי החומר הפעיל.

3. שפר את החומר והמבנה של הסרעפת
השימוש בחומרים ומבנים חדשים של ממברנה יכול לשפר את הרכות והנשימה שלו בתנאי טמפרטורה נמוכים
תכונות, הפחתת ההתנגדות של יוני ליתיום העוברים דרך המפריד, ובכך משפרת את ביצועי הסוללה. לדוגמה, ניתן להשתמש בממברנות נקבוביות או בממברנות מרוכבות.

4. חיזוק הניהול התרמי של הסוללה
על ידי חיזוק הניהול התרמי של הסוללה, ניתן לשמור על הטמפרטורה הפנימית של הסוללה יציבה ולהימנע מהשפעת התחממות יתר על ביצועי הסוללה. לדוגמה, ניתן להוסיף מכשיר פיזור חום לחבילת הסוללה או לבצע אופטימיזציה של עיצוב פיזור החום של ערכת הסוללות. בנוסף, ניתן להתאים את טמפרטורת הפעולה של הסוללה גם באמצעות אסטרטגיות בקרת טעינה ופריקה חכמות. לדוגמה, במהלך תהליך הטעינה, גודל וזמן הזרם נשלטים כדי למנוע את טמפרטורת הסוללה גבוהה מדי; במהלך תהליך הפריקה, העבודה מופסקת בזמן כדי להוריד את טמפרטורת הסוללה. אמצעים אלה יכולים לעזור לשמור על יציבות הטמפרטורה בתוך הסוללה ולשפר את ביצועי הסוללה.

5. הוסף מכשיר בידוד תרמי
הוספת מכשיר בידוד תרמי מחוץ לסוללה היא גם פתרון יעיל. התקן הבידוד התרמי יכול להפחית את השפעת הסביבה החיצונית על הסוללה ולשמור על טמפרטורת הפעולה הרגילה של הסוללה. לדוגמה, ניתן להוסיף חומרי בידוד או התקני חימום למארזי סוללות הליתיום של כלי רכב חשמליים כדי לשפר את הביצועים שלהם בסביבות בטמפרטורה נמוכה.
​