محیطی که باتری لیتیوم پلیمری در آن استفاده می‌شود نیز در تأثیر بر طول عمر آن بسیار مهم است. در میان آنها، دمای محیط عامل بسیار مهمی است. دمای محیط خیلی پایین یا خیلی بالا می‌تواند بر طول عمر باتری‌های لیتیوم پلیمری تأثیر بگذارد. در کاربردهای باتری‌های قدرت و کاربردهایی که دما تأثیر عمده‌ای دارد، مدیریت حرارتی باتری‌های لیتیوم پلیمری برای بهبود راندمان باتری مورد نیاز است.

علل تغییر دمای داخلی باتری لیتیوم پلیمر

برایباتری‌های لیتیوم-پلیمر، تولید گرمای داخلی شامل گرمای واکنش، گرمای قطبش و گرمای ژول است. یکی از دلایل اصلی افزایش دمای باتری لیتیوم-پلیمر، افزایش دما ناشی از مقاومت داخلی باتری است. علاوه بر این، به دلیل قرارگیری متراکم بدنه سلول گرم شده، ناحیه میانی ملزم به جمع‌آوری گرمای بیشتر و ناحیه لبه کمتر است که این امر عدم تعادل دمایی بین سلول‌های منفرد در باتری لیتیوم-پلیمر را افزایش می‌دهد.

روش‌های تنظیم دمای باتری لیتیوم پلیمری

1. تنظیم داخلی

سنسور دما در محلی قرار خواهد گرفت که بیشترین تغییر دما را نشان می‌دهد، به خصوص بالاترین و پایین‌ترین دما، و همچنین در مرکز باتری لیتیوم پلیمری که بیشترین تجمع گرما را دارد، و قوی‌ترین ناحیه برای این کار است.

1. مقررات خارجی

تنظیم خنک‌کننده: در حال حاضر، با توجه به پیچیدگی ساختار مدیریت حرارتی باتری‌های لیتیوم-پلیمر، اکثر آنها ساختار ساده روش خنک‌کننده هوا را اتخاذ می‌کنند و با توجه به یکنواختی اتلاف گرما، اکثر آنها روش تهویه موازی را اتخاذ می‌کنند.

1. تنظیم دما: ساده‌ترین ساختار گرمایشی، اضافه کردن صفحات گرمایشی در بالا و پایین باتری لیتیوم پلیمر برای اجرای گرمایش است، یک خط گرمایش قبل و بعد از هر باتری لیتیوم پلیمر وجود دارد یا از فیلم گرمایشی پیچیده شده در اطراف آن استفاده می‌شود.باتری لیتیوم-پلیمربرای گرمایش.

دلایل اصلی کاهش ظرفیت باتری‌های لیتیوم پلیمری در دماهای پایین

1. رسانایی ضعیف الکترولیت، ترشوندگی و/یا نفوذپذیری ضعیف دیافراگم، مهاجرت کندتر یون‌های لیتیوم، سرعت انتقال بار کندتر در فصل مشترک الکترود/الکترولیت و غیره.

۲. علاوه بر این، امپدانس غشای SEI در دماهای پایین افزایش می‌یابد و سرعت عبور یون‌های لیتیوم از سطح مشترک الکترود/الکترولیت را کاهش می‌دهد. یکی از دلایل افزایش امپدانس فیلم SEI این است که جدا شدن یون‌های لیتیوم از الکترود منفی در دماهای پایین آسان‌تر و جاسازی آنها دشوارتر است.

۳. هنگام شارژ، فلز لیتیوم ظاهر می‌شود و با الکترولیت واکنش می‌دهد تا یک لایه SEI جدید تشکیل دهد که لایه SEI اصلی را می‌پوشاند، که امپدانس باتری را افزایش می‌دهد و در نتیجه باعث کاهش ظرفیت باتری می‌شود.

تاثیر دمای پایین بر عملکرد باتری‌های لیتیوم پلیمری

۱. دمای پایین بر عملکرد شارژ و دشارژ

با کاهش دما، میانگین ولتاژ تخلیه و ظرفیت تخلیهباتری‌های لیتیوم پلیمریکاهش می‌یابند، به خصوص هنگامی که دما -20 ℃ باشد، ظرفیت تخلیه باتری و ولتاژ تخلیه متوسط ​​​​سریعتر کاهش می‌یابد.

۲. دمای پایین بر عملکرد چرخه

ظرفیت باتری در دمای -10 درجه سانتیگراد سریع‌تر کاهش می‌یابد و ظرفیت آن پس از 100 سیکل تنها 59 میلی‌آمپر ساعت بر گرم باقی می‌ماند، با 47.8٪ کاهش ظرفیت؛ باتری دشارژ شده در دمای پایین، در دمای اتاق برای شارژ و دشارژ آزمایش می‌شود و عملکرد بازیابی ظرفیت در این دوره بررسی می‌شود. ظرفیت آن به 70.8 میلی‌آمپر ساعت بر گرم بازیابی می‌شود و 68٪ کاهش ظرفیت دارد. این نشان می‌دهد که چرخه دمای پایین باتری تأثیر بیشتری بر بازیابی ظرفیت باتری دارد.

۳. تأثیر دمای پایین بر عملکرد ایمنی

شارژ باتری لیتیوم پلیمری فرآیندی است که در آن یون‌های لیتیوم از الکترود مثبت از طریق مهاجرت الکترولیت تعبیه شده در ماده منفی، جدا می‌شوند و یون‌های لیتیوم به الکترود منفی پلیمریزاسیون می‌شوند و شش اتم کربن، یون لیتیوم را جذب می‌کنند. در دماهای پایین، فعالیت واکنش شیمیایی کاهش می‌یابد، در حالی که مهاجرت یون‌های لیتیوم کندتر می‌شود، یون‌های لیتیوم روی سطح الکترود منفی که در الکترود منفی تعبیه نشده‌اند، به فلز لیتیوم کاهش یافته و رسوب روی سطح الکترود منفی تشکیل دندریت‌های لیتیوم می‌دهد که می‌توانند به راحتی دیافراگم را سوراخ کرده و باعث اتصال کوتاه در باتری شوند که می‌تواند به باتری آسیب برساند و باعث حوادث ایمنی شود.

در نهایت، ما همچنان می‌خواهیم به شما یادآوری کنیم که باتری‌های لیتیوم پلیمری بهتر است در زمستان و در دماهای پایین شارژ نشوند، زیرا به دلیل دمای پایین، یون‌های لیتیوم که روی الکترود منفی قرار گرفته‌اند، کریستال‌های یونی تولید می‌کنند و مستقیماً دیافراگم را سوراخ می‌کنند که عموماً باعث ایجاد یک اتصال کوتاه میکرو می‌شود که بر عمر و عملکرد باتری تأثیر می‌گذارد و منجر به انفجار مستقیم جدی می‌شود. بنابراین برخی افراد معتقدند که باتری لیتیوم پلیمری در زمستان قابل شارژ نیست، این به دلیل وجود سیستم مدیریت باتری در قطعه و محافظت از محصول است.