ما هي تقنية درجة الحرارة المنخفضة لبطارية Li ion؟

ما هي تقنية درجة الحرارة المنخفضة لبطارية Li ion؟ - الأداء

26 Aug 2021

ما هي تقنية درجة الحرارة المنخفضة لبطارية Li ion؟

طرحت شركة EverExceed مؤخرًا تقنية جديدة لبطارية ليثيوم فوسفات الحديد ذات درجة الحرارة المنخفضة ، والتي يمكن شحنها حتى أقل من 0 درجة مئوية وفي درجة حرارة سلبية. في سلسلة مكونة من 5 مقالات تقنية، سنقوم بوصف تفصيلي لتفاصيل هذه التكنولوجيا الثورية. سنتحدث في هذه المقالة عن "أداء" بطارية الليثيوم ذات تكنولوجيا درجات الحرارة المنخفضة.

أداء:

بالنسبة لبطاريات الليثيوم أيون ، سواء كانت معيارًا وطنيًا أو معيارًا مؤسسيًا، يوجد نطاق صارم للحد الأدنى لدرجة حرارة التفريغ: ما لا يقل عن -20 درجة مئوية. أما بالنسبة لدرجة حرارة الشحن، فهي لن تحدد فقط الحد الأدنى لدرجة الحرارة مثل التفريغ، ولكنها ستنص بوضوح أيضًا على أنه لا يمكن إجراء الشحن إلا بمعدل صغير عند درجة حرارة منخفضة ولا يمكن شحنه بالكامل (على سبيل المثال، الشحن عند 0 ~ 15 درجة مئوية). C لا يمكن القيام به إلا عند 0.2 درجة مئوية، والحد الأعلى للجهد هو 4.0 فولت)، خوفًا من أن يعبر المستخدم بركة الرعد. لذا فإن السؤال هو، في الأصل، ما يحتاجه المستخدمون هو مقاتلة شاملة يجب أن تأخذ في الاعتبار الأداء في درجات الحرارة العالية والمنخفضة، ولكن لماذا يضع مصنعو بطاريات الليثيوم هذه القيود القاسية؟

لنبدأ بأداء بطاريات الليثيوم أيون في درجات الحرارة المنخفضة. وبنفس معدل التفريغ، كلما انخفضت درجة الحرارة الخارجية، انخفض جهد التفريغ. كما هو مبين في الشكل أدناه:

يمكن أن نرى من الشكل أنه عندما تنخفض درجة الحرارة، ينخفض أيضًا جهد تفريغ البطارية بشكل كبير، بحيث تصل البطارية إلى جهد قطع التفريغ بشكل أسرع عند التفريغ عند درجة حرارة منخفضة، مما يؤدي إلى قدرة التفريغ في درجة حرارة منخفضة بشكل كبير أقل من قدرة درجة حرارة الغرفة. يجب توضيح أن سعة بطارية الليثيوم أيون عند درجة حرارة منخفضة لا تختفي، ولكن لا يمكن تفريغها بالكامل ضمن نطاق الجهد العادي (≥ 3.0 فولت). إذا كان من الممكن تمديد جهد قطع التفريغ بشكل أكبر، فيمكن تفريغ السعة المتبقية. لكن المشكلة تكمن في أن الجهد المنخفض لا يمكنه الحفاظ على الاستخدام الطبيعي للمعدات الكهربائية، وبالتالي فإن الجهد المنخفض ذو الحد الأدنى (<2.5 فولت) ليس له أهمية كبيرة في المناقشة بشكل عام.

بالمقارنة مع التفريغ في درجات الحرارة المنخفضة، فإن أداء الشحن في درجات الحرارة المنخفضة لبطارية الليثيوم أيون غير مرضٍ أكثر. أولاً، سيصل الشحن عند درجة حرارة منخفضة بسرعة إلى مرحلة الجهد الثابت، مما يقلل من قدرة الشحن إلى حد ما، ويزيد من وقت الشحن، كما هو موضح في الشكل أدناه:

علاوة على ذلك، عندما يتم شحن بطارية الليثيوم أيون في درجة حرارة منخفضة، قد لا يتم تضمين أيون الليثيوم في أنود الجرافيت، لذلك سوف تترسب تغصنات الليثيوم على سطح الأنود لتشكيل تغصنات الليثيوم المعدنية. سيؤدي هذا التفاعل إلى استهلاك أيون الليثيوم الموجود في البطارية والذي يمكن شحنه وتفريغه بشكل متكرر، مما يقلل بشكل كبير من سعة البطارية. يمكن أيضًا أن تخترق شجيرات الليثيوم المعدنية المنفصلة الحجاب الحاجز، مما يؤثر على أداء السلامة. صور تطور الليثيوم على سطح القطب السالب لبطارية Li ion بعد الشحن بدرجة حرارة منخفضة هي كما يلي:

ستنخفض قدرة تفريغ بطارية Liion في درجة حرارة منخفضة، ولكن يمكن استعادتها بعد الشحن والتفريغ في درجة حرارة الغرفة، وهو ما يمثل خسارة قابلة للعكس في السعة؛ ولكن الشحن في درجة حرارة منخفضة سوف يسبب هطول الليثيوم، وهو فقدان دائم للقدرة.

نظرًا للضرر الأكبر لتطور الليثيوم الناجم عن الشحن في درجات الحرارة المنخفضة، فإن التحكم في الشحن في درجات الحرارة المنخفضة لبطارية الليثيوم أيون أكثر صرامة من التحكم في التفريغ في درجات الحرارة المنخفضة. في الوقت الحاضر، تصف العديد من شركات البطاريات ظروف شحن بطاريات الليثيوم أيون بطريقة "الشحن المرحلي". هنا مثال مشابه:

درجة حرارة الشحن	التيار الشاحن	الجهد الحد العلوي
0 درجة مئوية ~10 درجة مئوية	0.2 درجة مئوية	4.0 فولت
10 درجة مئوية ~ 20 درجة مئوية	0.5 درجة مئوية	4.35 فولت
20 درجة مئوية ~ 45 درجة مئوية	1.0C	4.35 فولت

على الرغم من أن الوصف أعلاه للشحن المرحلي يعد بمثابة "حفرة" للعملاء، إلا أنه طريقة شائعة الاستخدام من قبل الشركات المصنعة للبطاريات لتجنب هطول الليثيوم أثناء الشحن في درجات الحرارة المنخفضة.

الآن حان الوقت لتقديم ملخص. نظرًا لمستوى الجهد المنخفض لبطارية الليثيوم أيون عند التفريغ في درجة حرارة منخفضة، ستنخفض قدرة التفريغ عند درجة حرارة منخفضة بشكل كبير، ولكن سيتم تعويض هذه الخسارة تلقائيًا بالشحن والتفريغ في درجة الحرارة العادية، وهو خسارة يمكن عكسها. ولكن بالنسبة للشحن في درجات حرارة منخفضة، فإن درجة الحرارة المنخفضة جدًا أو المعدل المرتفع جدًا ستتسبب في تكوين تشعبات الليثيوم التي لا رجعة فيها وفقدان القدرة بشكل لا رجعة فيه، وتؤثر على أداء سلامة البطارية.

خاتمة:

لتتناسب مع متطلبات البلدان الباردة حيث تحتاج إلى حل موثوق لتخزين الطاقة في التطبيقات الخارجية، كان مهندسو البحث والتطوير في EverExceed يعملون لفترة طويلة من أجل التوصل إلى حل مناسب، وبالتالي جاءت التكنولوجيا الجديدة. لذلك بالنسبة لحل تخزين الطاقة في درجة الحرارة الباردة، اختر EverExceed كعلامتك التجارية ذات الموثوقية الكاملة.

العلامات :