Qu'est-ce qui affecte les batteries au lithium par temps froid ?

Les basses températures peuvent avoir un impact significatif sur les performances des batteries au lithium, réduisant ainsi leur capacité et leur durée de vie. Cet article passe en revue les températures idéales pour la charge et la décharge batteries au lithium par temps froidet les raisons pour lesquelles les batteries au lithium standard ne fonctionnent pas aussi efficacement par temps froid. De plus, il permettra de prolonger la durée de vie de la batterie au lithium par temps froid.

Quelle est la plage de température des batteries par temps froid ?

Avant d’analyser les batteries au lithium par temps froid, abordons d’abord les plages de température des cellules des batteries au lithium.

  • Piles au lithium standards avoir une plage de température de décharge de -20 ℃ à 60 ℃ et une plage de température de charge de 0 ℃ à 45 ℃.
  • Piles au lithium basse température avoir une plage de température de décharge de -40 ℃ à 60 ℃ et une plage de température de charge électrique de 0 ℃ à 45 ℃.
  • Piles au lithium haute température avoir une plage de température de décharge de -20 ℃ à 80 ℃ et une plage de température de charge de 0 ℃ à 50 ℃.

Vous trouverez ci-dessous un tableau résumant les informations sur la portée de ces trois types de batteries. Remarque : ces données sont généralisées et peuvent varier légèrement pour des modèles spécifiques.

Batterie au lithium standardbatterie au lithium basse températurebatterie au lithium haute température
limite inférieure de température de décharge/℃- 20- 40- 20
limite supérieure de température de décharge/℃606080
limite inférieure de température de charge/℃000
limite supérieure de température de charge/℃454550
Batterie basse température

Pourquoi les performances des batteries au lithium se dégradent par temps froid ?

Les batteries au lithium standard connaissent une diminution significative de leur capacité (densité énergétique plus faible) et une réduction significative de leur durée de vie à basse température. Les cellules des batteries au lithium fonctionnent mal par temps froid pour quatre raisons principales :

  1. La viscosité de l'électrolyte d'une batterie augmente et la conductivité diminue à basse température.
  2. L'impédance de la membrane et l'impédance de transfert de charge à l'interface électrolyte/électrode augmentent à basse température.
  3. À basse température, les ions lithium se déplacent plus lentement dans le corps de la batterie, provoquant une tension plus élevée au niveau de l'électrode et une capacité de charge/décharge moindre.
  4. Lors d'une charge à basse température, du lithium métallique se forme et adhère à l'électrode négative. Cela peut provoquer une réaction chimique avec l'électrolyte, consommant beaucoup d'électrolytes et rendant le film SEI plus épais. En conséquence, l’impédance du film superficiel de l’électrode négative de la batterie augmente. La polarisation des électrodes augmente encore, ce qui finit par nuire aux performances de la cellule à basse température et constitue une menace majeure pour la sécurité.

Étant donné que la plupart des problèmes liés à l'utilisation d'une batterie au lithium standard par temps froid se produisent au sein de la batterie elle-même, ils ne sont pas toujours facilement identifiés ou remarqués par les utilisateurs. Cependant, la capacité de votre batterie diminue plus rapidement avec une utilisation accrue par temps froid. De plus, charger la batterie à basse température présente un risque d'incendie car le lithium métal perce la couche protectrice de la batterie.

Quelle technologie de batterie au lithium peut gérer les basses températures ?

Pour atténuer les effets néfastes des basses températures sur les performances de la batterie, les fabricants peuvent recourir à diverses contre-mesures au niveau de la technologie électrique de base :

  • Optimisation des électrolytes: En améliorant les composants de l'électrolyte et des additifs d'une batterie, les fabricants peuvent obtenir une batterie capable de réduire la résistance et de conduire l'électricité plus efficacement à basse température.
  • Modification matérielle: En améliorant les matériaux des électrodes positives et négatives, en réduisant la taille des particules et en optimisant la microstructure, la résistance d'interface et de diffusion des ions lithium dans le matériau actif peut être réduite.
  • Optimisation au niveau du système: Les fabricants peuvent optimiser le système de base électrique pour réduire la polarisation lors des opérations à basse température.
PACK batterie lithium auto-chauffante

Comment CMB conçoit des solutions de packs de batteries pour les applications cryogéniques ?

Conception et gestion de packs de batteries jouent également un rôle crucial dans l’optimisation des performances de la batterie par temps froid. Considérez les stratégies suivantes :

  • Comprendre les scénarios d'application: Savoir comment les consommateurs utilisent les produits aide les fabricants à concevoir des batteries personnalisées qui répondent aux besoins et aux défis spécifiques des clients.
  • Limiter la charge à basse température: La mise en œuvre de limites de seuil de charge empêche la charge lorsque les températures tombent en dessous d'un seuil spécifique, évitant ainsi les risques de sécurité associés à la charge à basse température.
  • Chauffage automatique : Grâce à la conception stratégique du système de gestion de batterie (BMS), les plaques chauffantes à l'intérieur de la batterie peuvent être activées pendant la charge à basse température. Ces plaques chauffantes réchauffent les cellules de la batterie jusqu'à ce que la température atteigne un certain seuil, garantissant ainsi une charge sûre et efficace.

Comprendre l'impact de batteries à des températures froides est crucial pour améliorer les performances et assurer la sécurité dans des conditions météorologiques extrêmes. Les progrès réalisés dans la technologie et la conception des batteries peuvent contribuer à améliorer leurs performances, à prolonger leur durée de vie et à réduire les effets négatifs de leur fonctionnement à basse température.

Si vous avez besoin de batteries au lithium basse température efficaces et sûres, CM Batteries est là pour vous aider.

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