เหตุผลและแนวทางแก้ไขสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมความจุต่ำในฤดูหนาว

เหตุผลและแนวทางแก้ไขสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมความจุต่ำในฤดูหนาว

สาเหตุที่ความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมลดลงในฤดูหนาว

1. ความหนืดของอิเล็กโทรไลต์เพิ่มขึ้น

อิเล็กโทรไลต์ของแบตเตอรี่ลิเธียมประกอบด้วยตัวทำละลายอินทรีย์คาร์บอเนตและตัวถูกละลายลิเธียมเฮกซาฟลูออโรฟอสเฟต ภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ ความหนืดของอิเล็กโทรไลต์จะเพิ่มขึ้น และอัตราการแพร่กระจายของลิเธียมไอออนในอิเล็กโทรไลต์จะช้าลง ส่งผลให้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลดลง

ความเข้ากันได้ระหว่างอิเล็กโทรไลต์ อิเล็กโทรดลบ และตัวแยกจะแย่ลง: ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ ความเข้ากันได้ระหว่างอิเล็กโทรไลต์ อิเล็กโทรดลบ และตัวแยกจะแย่ลง ซึ่งจะส่งผลต่อการส่งผ่านของลิเธียมไอออนและประสิทธิภาพ ของแบตเตอรี่

2. ลดการกลับตัวของสารออกฤทธิ์

ภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ การกลับตัวของวัสดุออกฤทธิ์ของแบตเตอรี่ลิเธียมจะลดลง ซึ่งหมายความว่าประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ในระหว่างการชาร์จและการคายประจุจะลดลง ส่งผลให้ความจุของแบตเตอรี่ลดลง

3. ระบบการแพร่กระจายภายในของวัสดุออกฤทธิ์จะลดลง: ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ ระบบการแพร่กระจายภายในของวัสดุออกฤทธิ์ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะลดลง และความต้านทานการถ่ายโอนประจุ (Rct) จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งหมายความว่าความต้านทานต่อการเคลื่อนที่ของลิเธียมไอออนภายในวัสดุออกฤทธิ์จะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ความจุของแบตเตอรี่ลดลง

4. ความต้านทานของตัวแยกแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น

ตัวแยกแบตเตอรี่ลิเธียมจะมีความแข็งมากขึ้นภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ ส่งผลให้ความต้านทานของไอออนลิเธียมผ่านตัวแยก ซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ด้วย

5. ความเสถียรทางความร้อนของส่วนประกอบแบตเตอรี่ลดลง

ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ ความเสถียรทางความร้อนของส่วนประกอบแบตเตอรี่จะลดลง และอุณหภูมิภายในของแบตเตอรี่มีแนวโน้มที่จะสูงขึ้น อุณหภูมิที่สูงเกินไปอาจส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่

6. ลิเธียมตกตะกอนจากขั้วลบ: ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ ลิเธียมตกตะกอนอย่างจริงจังจากขั้วลบของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน และลิเธียมโลหะที่ตกตะกอนทำปฏิกิริยากับอิเล็กโทรไลต์ และการสะสมของผลิตภัณฑ์ทำให้เกิดความหนาของของแข็ง อิเล็กโทรไลต์อินเตอร์เฟส (SEI) เพิ่มขึ้น สิ่งนี้ส่งผลต่อการขนส่งลิเธียมไอออนและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่

7. การเพิ่มขึ้นของความต้านทานการกระจายตัวของลิเธียมไอออนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่อุณหภูมิต่ำ: นี่เป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่อุณหภูมิต่ำ ที่อุณหภูมิต่ำ ความต้านทานการกระจายตัวของลิเธียมไอออนในอิเล็กโทรไลต์จะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ความเร็วในการส่งผ่านของลิเธียมไอออนช้าลง ซึ่งส่งผลต่อความจุของแบตเตอรี่

โซลูชั่น

1. ปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำของอิเล็กโทรไลต์
ด้วยการปรับปรุงสูตรและองค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์ และลดความหนืดของอิเล็กโทรไลต์ภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ อัตราการแพร่กระจายของลิเธียมไอออนในอิเล็กโทรไลต์จึงสามารถเพิ่มขึ้นได้ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ ตัวอย่างเช่น สามารถใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ชนิดใหม่หรือใช้สารเติมแต่งเพื่อลดความหนืดของอิเล็กโทรไลต์

2. ปรับโครงสร้างและองค์ประกอบของสารออกฤทธิ์ให้เหมาะสม
ด้วยการเปลี่ยนโครงสร้างและองค์ประกอบของวัสดุออกฤทธิ์ จึงสามารถปรับปรุงความสามารถในการกลับตัวได้ภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ ตัวอย่างเช่น สามารถใช้การเคลือบวัสดุออกฤทธิ์ชนิดใหม่ได้ หรือขนาดและรูปร่างของอนุภาคของวัสดุออกฤทธิ์สามารถเปลี่ยนแปลงได้

3. ปรับปรุงวัสดุและโครงสร้างของไดอะแฟรม
การใช้วัสดุและโครงสร้างเมมเบรนแบบใหม่สามารถปรับปรุงความนุ่มนวลและการระบายอากาศได้ภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ
คุณสมบัติลดความต้านทานของลิเธียมไอออนที่ผ่านตัวแยกจึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ ตัวอย่างเช่น อาจใช้เมมเบรนที่มีรูพรุนหรือเมมเบรนคอมโพสิต

4. เสริมสร้างการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่
ด้วยการเสริมสร้างการจัดการระบายความร้อนของแบตเตอรี่ ทำให้อุณหภูมิภายในของแบตเตอรี่คงที่ และหลีกเลี่ยงผลกระทบของความร้อนสูงเกินไปต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ได้ ตัวอย่างเช่น สามารถเพิ่มอุปกรณ์กระจายความร้อนลงในชุดแบตเตอรี่ หรือสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบการกระจายความร้อนของชุดแบตเตอรี่ได้ นอกจากนี้ อุณหภูมิการทำงานของแบตเตอรี่ยังสามารถปรับได้ด้วยกลยุทธ์การควบคุมการชาร์จและการคายประจุอัจฉริยะ ตัวอย่างเช่น ในระหว่างกระบวนการชาร์จ ขนาดและเวลาของกระแสไฟฟ้าจะถูกควบคุมเพื่อหลีกเลี่ยงอุณหภูมิของแบตเตอรี่สูงเกินไป ในระหว่างกระบวนการคายประจุ งานจะหยุดลงทันเวลาเพื่อลดอุณหภูมิของแบตเตอรี่ มาตรการเหล่านี้สามารถช่วยรักษาอุณหภูมิภายในแบตเตอรี่ให้คงที่และปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่

5. เพิ่มอุปกรณ์ฉนวนกันความร้อน
การเพิ่มอุปกรณ์ฉนวนกันความร้อนภายนอกแบตเตอรี่ก็เป็นวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพเช่นกัน อุปกรณ์ฉนวนกันความร้อนสามารถลดผลกระทบของสภาพแวดล้อมภายนอกที่มีต่อแบตเตอรี่และรักษาอุณหภูมิการทำงานปกติของแบตเตอรี่ได้ ตัวอย่างเช่น สามารถเพิ่มวัสดุฉนวนหรืออุปกรณ์ทำความร้อนลงในชุดแบตเตอรี่ลิเธียมของยานพาหนะไฟฟ้าได้ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ
​