La temperatura de la batería de litio es demasiado alta, más de 45 ℃. Las baterías de iones de litio se utilizan cada vez más en la producción y la vida de las personas, lo que hace que la temperatura ambiente se convierta en el principal punto de preocupación; en términos relativos, las baterías de litio son más fáciles de producir problemas de seguridad. Por lo tanto, en entornos de alta temperatura, es necesario probar el rendimiento de las baterías de litio a alta temperatura y compararlo con sus datos de prueba de temperatura normal. Cuando se abusa o se usa mal la batería de iones de litio, como el uso a altas temperaturas o la falla del control del cargador, puede causar una reacción química violenta dentro de la batería, produciendo mucho calor, si el calor es demasiado tarde para disiparse y Se acumulan rápidamente dentro de la batería, la batería puede tener fugas, ventilación, humo y otros fenómenos, quemaduras graves y explosiones.

Las reacciones químicas que se producen en las baterías a altas temperaturas incluyen principalmente:

(1) Descomposición de la película SEI: la película protectora es metaestable y la descomposición y la liberación de calor se producen a 90-120 °C.
(2) La reacción del litio y el electrolito incrustados: por encima de 120 °C, la membrana no puede cortar la Se produce contacto entre el electrodo negativo y el electrolito, y el litio incrustado en el electrodo negativo y el electrolito se produce una reacción exotérmica.
(3) Descomposición de electrolitos: la descomposición se produce a temperaturas superiores a 200 ° C y se libera calor.
(4) Descomposición del material activo positivo: en el estado de oxidación, el material positivo se descompondrá exotérmicamente y liberará oxígeno, lo que provocará una reacción exotérmica con el electrolito, o el material positivo reaccionará directamente con el electrolito.
(5) reacción exotérmica entre el litio incrustado y el aglutinante de fluoruro.
Se estudió el efecto de la alta temperatura en el rendimiento de la batería cilíndrica de 2 Ah (material de electrodo positivo NCM, usando aglutinante PVdF, material de electrodo negativo carbono, usando aglutinante CMC/SBR), y se compararon las condiciones de las dos baterías a diferentes temperaturas altas. :
Batería B2: primer ciclo 2 veces a 60 °C, luego ciclo a 85 °C

Batería B3: primer ciclo 2 veces a 60 °C, luego ciclo a 120 °C

Como se puede ver en la Figura 4, después de 26 ciclos a 85 ℃, la pérdida de capacidad de la batería B2 es aproximadamente del 7,5 % y la impedancia de la batería aumenta en un 100 %. Después de 25 ciclos a 120°C, la batería B3 pierde aproximadamente el 22% de su capacidad y aumenta la impedancia de la batería hasta en un 1115%.

El modelo que se muestra en la Figura 5 ilustra los cambios del electrodo positivo de la batería a una temperatura alta de 120 ℃. A 120 ℃, parte del aglutinante positivo PVdF migró de la región de la Parte 1 a la superficie del electrodo positivo, lo que provocó que el contenido de aglutinante en la región de la Parte 1 disminuyera, y el material activo NMC disminuyó la capacidad de reacción electroquímica debido a la falta de aglutinante. En la región de la Parte 2, esta parte es el cuerpo principal del electrodo positivo, el contenido de aglutinante es normal, la alta temperatura tiene poco efecto y el material activo puede reaccionar normalmente.

El efecto de la alta temperatura en el electrodo negativo se puede ver analizando la superficie del electrodo negativo (Figura 6). HIGO. 6a muestra el estado inicial del electrodo negativo. Después del ciclo a 85 ℃, aparecen fases comunes de electrolito sólido en la superficie del electrodo negativo (FIG. 6b, la superficie del electrodo negativo está cubierta por sustancias recién generadas, lo que da como resultado algunas pequeñas sustancias esféricas diferentes de la morfología inicial. SEI: Sólido Interfaz de electrolito). Cuando la temperatura aumenta a 120 ° C, se genera más SEI (Figura 6c, la superficie negativa está cubierta con más partículas) y se consumen más iones de litio activos, lo que resulta en una disminución de la capacidad.

HIGO. 6 Cambios morfológicos de la superficie del electrodo negativo.

El efecto de las altas temperaturas en la duración de la batería
La temperatura de trabajo es demasiado alta: por un lado, el electrolito de reducción del ánodo a bajo potencial durante mucho tiempo provoca la pérdida de iones de litio activos, lo que resulta en una disminución del rendimiento electroquímico; Por otro lado, la alta temperatura provoca un aumento de la reacción secundaria del electrolito de reducción del ánodo y los productos inorgánicos de la reacción se depositan en la superficie del ánodo, lo que dificulta la eliminación del impacto de los iones de litio y acelera el envejecimiento de la batería. . A altas temperaturas, la reacción secundaria de la batería aumenta, como que la película SEI en la superficie del electrodo negativo se descompondrá, romperá o disolverá, etc., lo que conduce al consumo continuo de iones de litio durante el ciclo a altas temperaturas. y la capacidad disminuye rápidamente.
Los estudios han demostrado que cuando la temperatura de funcionamiento de la batería supera los 40 °C, el ciclo de vida de la batería se reducirá a la mitad por cada aumento de 10 °C. El paquete de baterías está dispuesto estrechamente en el compartimiento de la batería del vehículo de nueva energía, y la acumulación de calor generada por una sola batería causa la diferencia de temperatura dentro del paquete de baterías, lo que resulta en diferentes tasas de atenuación de la batería única, destruyendo la identidad de la batería. paquete y reduciendo el rendimiento de la batería.
La temperatura de la batería se correlaciona positivamente con la corriente de carga y descarga. Cuando se realiza la carga y descarga de una pequeña corriente, la temperatura más alta del paquete de baterías está en la posición en la que no es fácil que se produzca el intercambio de calor con el mundo exterior; cuando la carga y descarga de una gran corriente o el diseño de la estructura de la oreja del polo no es razonable, la temperatura más alta del paquete de baterías se encuentra en la oreja del polo.
Por lo tanto, el diseño racional del sistema de enfriamiento de la batería de acuerdo con las características de la batería y el entorno de trabajo no solo puede mejorar el rendimiento de resistencia del vehículo, sino también la seguridad y confiabilidad del vehículo.