عندما تكون بطارية الليثيوم أيون في حالة درجة حرارة منخفضة، تقل قدرتها المتاحة وتكون طاقة الشحن والتفريغ محدودة. إذا لم تكن الطاقة محدودة، فسوف يتسبب ذلك في تطور أيونات الليثيوم داخل البطارية، مما سيؤدي إلى توهين لا رجعة فيه في سعة البطارية، وسيشكل خطرًا على سلامة استخدام البطارية. كلما انخفضت درجة الحرارة المحيطة، انخفض نشاط المادة الفعالة في البطارية، وارتفعت المقاومة الداخلية واللزوجة للإلكتروليت، وأصبح انتشار الأيونات أكثر صعوبة، وكان انتشار أيونات الليثيوم أبطأ في القطب عند درجة حرارة منخفضة ، وهو أمر يصعب تضمينه ويسهل إخراجه، بحيث تنخفض السعة بسرعة، وبالتالي فإن استخدام درجة الحرارة المنخفضة سيكون له تأثير كبير على عمر البطارية.

وأعتقد أننا جميعا لدينا مشاعر مماثلة، وبطاريات الليثيوم في وقت استخدام الشتاء أقصر من الصيف. يمكن ملاحظة أن أداء بطاريات الليثيوم يتأثر بدرجة الحرارة المحيطة. من بين جميع العوامل البيئية، فإن درجة الحرارة لها التأثير الأكبر على أداء الشحن والتفريغ لبطاريات الليثيوم. بشكل عام، يعرف الأشخاص في صناعة بطاريات الليثيوم أن حالة الشحن والتفريغ لبطاريات الليثيوم مستقرة، وأن التغير في درجة الحرارة يلعب تأثيرًا كبيرًا، وشحن وتفريغ بطاريات الليثيوم في بيئات درجة الحرارة العالية والمنخفضة، والاحتفاظ بالسعة انخفض معدل بطاريات الليثيوم.
يجب أن نوضح لك أن سعة بطاريات الليثيوم أيون عند درجات الحرارة المنخفضة لا تختفي، ولكن لا يمكن إطلاقها في نطاق الجهد العادي (≥3.0V)، إذا كان من الممكن الاستمرار في تمديد جهد قطع التفريغ ، ثم يمكن تحرير السعة المتبقية.
يرتبط التفاعل الكهروكيميائي عند واجهة القطب الكهربائي/الإلكتروليت بدرجة الحرارة المحيطة، وتعتبر واجهة القطب الكهربائي/الإلكتروليت بمثابة قلب البطارية. إذا انخفضت درجة الحرارة، ينخفض ​​معدل تفاعل القطب أيضًا، بافتراض أن جهد البطارية يظل ثابتًا ويتم تقليل تيار التفريغ، سينخفض ​​خرج طاقة البطارية أيضًا.
الشكل 1 عبارة عن رسم تخطيطي لمنحنى قدرة التفريغ لبطارية ليثيوم أيون عند درجات حرارة منخفضة مختلفة (يتم استخدامه هنا لتمثيل الاتجاه العام). بالمقارنة مع درجة حرارة الغرفة 20 درجة مئوية، كان توهين السعة عند درجة حرارة منخفضة -20 درجة مئوية أكثر وضوحًا، إلى -30 درجة مئوية يمثل فقدانًا أكبر للسعة، والقدرة عند -40 درجة مئوية ليست حتى النصف.

فيما يلي نظرة على العوامل التي تؤثر على أداء درجات الحرارة المنخفضة. من خلال مقارنة العلاقة بين السعة وموصلية الإلكتروليت (الشكل 2)، يمكن ملاحظة أنه كلما انخفضت درجة الحرارة، انخفضت موصلية الإلكتروليت في البطارية. عندما تنخفض الموصلية، تنخفض قدرة المحلول على توصيل الأيونات النشطة، وهو ما ينعكس في زيادة مقاومة التفاعل الداخلي للبطارية (يتم التعبير عن هذه المقاومة بالمعاوقة الكهروكيميائية)، مما يؤدي إلى انخفاض قدرة التفريغ ، أي انخفاض في القدرة. علاوة على ذلك، من خلال قياس مقاومة كل جزء من البطارية (إيجابي، سلبي، المنحل بالكهرباء)، يمكنك رؤية تأثير كل جزء على مقاومة البطارية (الشكل 3). عندما تكون درجة الحرارة <-10 درجة مئوية أو نحو ذلك، فإن مقاومة السطح البيني للقطب الموجب والقطب السالب (الجرافيت كمثال في الشكل) تزداد بسرعة، بينما ترتفع مقاومة المنحل بالكهرباء بسرعة بعد حوالي -20 درجة مئوية، وتظهر النتائج المجمعة لهذه الممانعات أن ممانعة البطارية ترتفع بسرعة عند أقل من -10 درجة مئوية أو نحو ذلك (ممثلة بخلية Li-ion في الشكل).

تين. 2 العلاقة بين سعة البطارية وموصلية الإلكتروليت عند درجات حرارة مختلفة

بالمقارنة مع التفريغ في درجات الحرارة المنخفضة، فإن أداء الشحن في درجات الحرارة المنخفضة لبطارية الليثيوم أيون غير مرضٍ أكثر، والشحن في درجات الحرارة المنخفضة أقل من 0 سيزيد من الضغط الداخلي للبطارية وقد يفتح صمام الأمان، أولاً وقبل كل شيء، سوف يؤدي الشحن في درجات الحرارة المنخفضة إلى زيادة الضغط الداخلي للبطارية. الوصول بسرعة إلى مرحلة الجهد الثابت، وسوف يقلل من قدرة الشحن إلى حد ما، مع زيادة وقت الشحن، ليس ذلك فحسب، بطارية ليثيوم أيون في الشحن ذو درجة الحرارة المنخفضة، قد لا تكون أيونات الليثيوم قادرة على أن تكون جزءا لا يتجزأ من الجرافيت القطب السالب، وذلك للترسيب على السطح السلبي لتشكيل التشعبات الليثيوم المعدنية، وهذا التفاعل سوف يستهلك البطارية ويمكن شحنها بشكل متكرر وتفريغ أيونات الليثيوم، ويقلل بشكل كبير من سعة البطارية، وقد تؤدي التشعبات المعدنية الليثيوم المترسبة أيضًا إلى ثقب الحجاب الحاجز، وبالتالي تؤثر على أداء السلامة.
سيتم تقليل قدرة التفريغ في درجات الحرارة المنخفضة لبطاريات الليثيوم أيون، ولكن يمكن استعادتها بعد الشحن والتفريغ في درجة الحرارة العادية، وهو فقدان قابل للعكس في السعة. ومع ذلك، فإن الشحن في درجة حرارة منخفضة سوف يسبب تحليل الليثيوم، وهو فقدان دائم للقدرة. نظرًا للضرر الأكبر الذي يسببه شحن الليثيوم في درجات الحرارة المنخفضة، فإن شحن بطاريات الليثيوم أيون في درجات الحرارة المنخفضة يتم التحكم فيه بشكل أكثر صرامة من التفريغ في درجات الحرارة المنخفضة.
عند الشحن في الشتاء، تكون درجة الحرارة الخارجية منخفضة، وعندما تكون البيئة أقل من 0 درجة مئوية، تنخفض سرعة شحن البطارية، وحتى قد لا تكون قادرة على الشحن، وهي ظاهرة طبيعية، يرجى شحن البطارية عند درجة الحرارة المحيطة المناسبة. لضمان تأثير الشحن.