การใช้แบตเตอรี่ลิเธียมในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิแบตเตอรี่ต่ำนั้นมีจำกัด นอกเหนือจากความสามารถในการคายประจุที่ลดลงอย่างรุนแรงแล้ว แบตเตอรี่ลิเธียมไม่สามารถชาร์จได้เมื่ออุณหภูมิของแบตเตอรี่ต่ำ เมื่อชาร์จแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิต่ำ ลิเธียมไอออนที่ฝังอยู่บนอิเล็กโทรดกราไฟท์ของแบตเตอรี่และปฏิกิริยาการชุบลิเธียมจะเกิดขึ้นพร้อมกันและแข่งขันกัน ภายใต้สภาวะอุณหภูมิแบตเตอรี่ต่ำ การแพร่กระจายของลิเธียมไอออนในกราไฟท์จะถูกยับยั้ง ค่าการนำไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์ลดลง ส่งผลให้อัตราการแทรกสอดลดลง และง่ายต่อการเพลตลิเธียมบนพื้นผิวกราไฟท์ สาเหตุหลักที่ทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนลดลงเมื่อใช้ที่อุณหภูมิแบตเตอรี่ต่ำคือความต้านทานภายในที่เพิ่มขึ้นและการสูญเสียความจุเนื่องจากการตกตะกอนของลิเธียมไอออน

1 ผลกระทบของอุณหภูมิต่ำต่อความสามารถในการคายประจุของแบตเตอรี่
เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความจุจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น ความจุที่ -20°C เทียบเท่ากับประมาณ 60% ของความจุที่ 15°C เท่านั้น นอกจากความจุแล้ว แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดของแบตเตอรี่ยังลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอีกด้วย เราทุกคนรู้ดีว่าพลังงานที่มีอยู่ในแบตเตอรี่เป็นผลคูณของความจุและแรงดันไฟฟ้าที่ขั้ว เมื่อค่าทวีคูณทั้งสองลดลง พลังงานในแบตเตอรี่จะต้องซ้อนทับกับผลกระทบที่ลดลงของทั้งสองค่า เมื่ออุณหภูมิของแบตเตอรี่ลดลง กิจกรรมของวัสดุอิเล็กโทรดบวกจะลดลง ดังนั้นจำนวนลิเธียมไอออนที่สามารถเคลื่อนที่และนำกระแสคายประจุจะลดลง ซึ่งเป็นสาเหตุของความจุที่ลดลง
2 ผลกระทบของอุณหภูมิต่ำต่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่
ในทุกสถานการณ์การชาร์จ ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่ออุณหภูมิลดลง ยิ่งประจุต่ำ ความต้านทานภายในก็จะยิ่งมากขึ้น และแนวโน้มนี้จะยังคงคงที่ตามอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิของแบตเตอรี่ต่ำ การแพร่กระจายและการเคลื่อนที่ของไอออนที่มีประจุในวัสดุบวกและลบจะลดลง และเป็นการยากที่จะผ่านฟิล์มฟิล์มระหว่างอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์ อัตราการถ่ายโอนในอิเล็กโทรไลต์ก็ลดลงเช่นกัน และสร้างความร้อนเพิ่มเติมจำนวนมากในระหว่างกระบวนการถ่ายโอน หลังจากที่ลิเธียมไอออนไปถึงขั้วลบ การแพร่กระจายภายในวัสดุที่เป็นลบก็จะไม่ราบรื่นเช่นกัน ตลอดกระบวนการ การเคลื่อนที่ของไอออนที่มีประจุจะยากมาก จากภายนอกหมายความว่าความต้านทานภายในของเซลล์เพิ่มขึ้น
3 อุณหภูมิแบตเตอรี่ต่ำปฏิกิริยาด้านแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนภายใน

ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะลดลงอย่างมากที่อุณหภูมิแบตเตอรี่ต่ำ และปฏิกิริยาข้างเคียงบางอย่างจะเกิดขึ้นระหว่างการชาร์จและการคายประจุแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ปฏิกิริยาข้างเคียงเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นปฏิกิริยาที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ระหว่างลิเธียมไอออนและอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งจะส่งผลให้ความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมลดลงและทำให้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลดลงอีก การใช้วัสดุแอคทีฟที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้านำไปสู่การลดทอนกำลังการผลิต เมื่อพิจารณาถึงศักยภาพของอิเล็กโทรดบวกและลบในแบตเตอรี่ ปฏิกิริยาข้างเคียงเหล่านี้จึงมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นที่ด้านลบมากกว่าด้านบวก เนื่องจากศักยภาพของวัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบนั้นต่ำกว่าวัสดุอิเล็กโทรดบวกมาก การสะสมปฏิกิริยาด้านข้างของไอออนและตัวทำละลายอิเล็กโทรไลต์จึงถูกสะสมบนพื้นผิวอิเล็กโทรดเพื่อสร้างฟิล์ม SEI ความต้านทานของฟิล์ม SEI เป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเกินเชิงลบ เมื่อแบตเตอรี่ถูกหมุนเวียนและมีอายุมากขึ้น การขยายตัวและการหดตัวของอิเล็กโทรดที่เกิดจากการหมุนเวียนอย่างต่อเนื่องจะนำไปสู่การแตกของฟิล์ม SEI เนื่องจากการฝังและการกำจัดลิเธียมไอออนอย่างต่อเนื่องบนอิเล็กโทรดเชิงลบในระหว่างการหมุนเวียนอย่างต่อเนื่อง รอยแตกร้าวหลังจากการแตกของฟิล์ม SEI ทำให้เกิดช่องทางการสัมผัสโดยตรงระหว่างอิเล็กโทรไลต์และอิเล็กโทรด จึงสร้างฟิล์ม SEI ใหม่เพื่อเติมเต็มรอยแตกร้าวและเพิ่มความหนาของฟิล์ม SEI

แท็ก :

ปฏิกิริยาด้านข้างของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอุณหภูมิแบตเตอรี่ต่ำ

แบตเตอรี่ลิเธียมในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิแบตเตอรี่ต่ำ

แบตเตอรี่ลิเธียม

• ก่อน :อิทธิพลของการวิเคราะห์ลิเธียมต่อความจุของแบตเตอรี่
• ต่อไป :วิธีการเก็บรักษาแบตเตอรี่ลิเธียมในระยะยาวและข้อกำหนดในการเก็บรักษาแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต