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¿Cuál es el impacto de las bajas temperaturas en las baterías y soluciones de litio?
20 Apr 2024

El uso de baterías de litio en entornos con temperaturas bajas es limitado. Además de una grave caída en la capacidad de descarga, las baterías de litio no se pueden cargar cuando la temperatura de la batería es baja. Cuando la batería se carga a baja temperatura, la incrustación de iones de litio en el electrodo de grafito de la batería y la reacción de revestimiento de litio existen simultáneamente y compiten entre sí. En condiciones de baja temperatura de la batería, se inhibe la difusión de iones de litio en el grafito, la conductividad del electrolito disminuye, lo que resulta en una disminución en la tasa de intercalación y es más fácil colocar litio en la superficie del grafito. La principal razón de la disminución de la vida útil de las baterías de iones de litio cuando se utilizan a bajas temperaturas es el aumento de la resistencia interna y la pérdida de capacidad debido a la precipitación de iones de litio.


1, el impacto de la baja temperatura en la capacidad de descarga de la batería
A medida que aumenta la temperatura, la capacidad aumenta gradualmente. La capacidad a -20 ℃ solo equivale aproximadamente al 60 % de la capacidad a 15 ℃. Además de la capacidad, el voltaje del circuito abierto de la batería también disminuye al aumentar la temperatura. Todos sabemos que la energía contenida en una batería es el producto de la capacidad y el voltaje del terminal. Cuando ambos múltiplos caen, la energía en la batería debe ser una superposición de los efectos decrecientes de ambos. Cuando la temperatura de la batería es más baja, la actividad del material del electrodo positivo se reduce, por lo que se reduce la cantidad de iones de litio que pueden moverse y generar corriente de descarga, que es la causa principal de la disminución de la capacidad.
2, el efecto de la baja temperatura sobre la resistencia interna de la batería
En cualquier situación de carga, la resistencia interna de la batería aumentará significativamente a medida que disminuya la temperatura. Cuanto menor es la carga, mayor es la resistencia interna y esta tendencia permanece constante con la temperatura. Cuando la temperatura de la batería es baja, la difusión y movilidad de los iones cargados en los materiales positivos y negativos se vuelve deficiente y es difícil atravesar la película de pasivación entre el electrodo y el electrolito. La tasa de transferencia en el electrolito también se reduce y se genera una gran cantidad de calor adicional durante el proceso de transferencia. Después de que los iones de litio alcanzan el electrodo negativo, la difusión dentro del material negativo tampoco se vuelve uniforme. A lo largo del proceso, el movimiento de los iones cargados se vuelve muy difícil. Desde el exterior, significa que la resistencia interna de la célula ha aumentado.
3, reacción lateral interna de la batería de iones de litio con baja temperatura de la batería

El rendimiento de las baterías de iones de litio se verá seriamente reducido a bajas temperaturas y se producirán algunas reacciones secundarias durante la carga y descarga de las baterías de iones de litio. Estas reacciones secundarias son principalmente reacciones irreversibles entre los iones de litio y el electrolito, lo que provocará una disminución en la capacidad de la batería de litio y deteriorará aún más el rendimiento de la batería. El consumo de material activo conductor conduce a una atenuación de la capacidad. Dado el potencial de los electrodos positivo y negativo de la batería, es más probable que estas reacciones secundarias ocurran en el lado negativo que en el positivo. Dado que el potencial del material del electrodo negativo es mucho menor que el del material del electrodo positivo, los depósitos de reacción secundaria de iones y disolventes electrolíticos se depositan en la superficie del electrodo para formar la película SEI. La impedancia de la película SEI es uno de los factores que provocan un sobrepotencial negativo. Cuando la batería se somete a más ciclos y envejece, la expansión y contracción del electrodo causada por el ciclo continuo provocará la ruptura de la película SEI debido a la incrustación y desintegración continua de iones de litio en el electrodo negativo durante el ciclo continuo. La grieta después de que se rompe la película SEI proporciona un canal de contacto directo entre el electrolito y el electrodo, formando así una nueva película SEI para llenar la grieta y aumentar el espesor de la película SEI.


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  • Baja temperatura de la batería Batería de iones de litio Reacción lateral interna
  • baterías de litio en entornos con baja temperatura de la batería
  • baterías de litio
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