Auch die Umgebung, in der die Polymer-Lithium-Batterie verwendet wird, beeinflusst ihre Lebensdauer maßgeblich. Die Umgebungstemperatur ist dabei ein entscheidender Faktor. Zu niedrige oder zu hohe Umgebungstemperaturen können die Lebensdauer von Lithium-Polymer-Batterien beeinträchtigen. Bei Leistungsbatterieanwendungen und Anwendungen, bei denen die Temperatur einen großen Einfluss hat, ist ein Wärmemanagement der Lithium-Polymer-Batterien erforderlich, um die Effizienz der Batterie zu verbessern.

Ursachen für interne Temperaturänderungen des Li-Polymer-Akkupacks

FürLi-Polymer-BatterienDie interne Wärmeentwicklung setzt sich aus Reaktionswärme, Polarisationswärme und Joule-Wärme zusammen. Einer der Hauptgründe für den Temperaturanstieg von Lithium-Polymer-Akkus ist der durch den Innenwiderstand des Akkus verursachte Temperaturanstieg. Darüber hinaus sammelt sich aufgrund der dichten Anordnung des beheizten Zellkörpers im mittleren Bereich zwangsläufig mehr Wärme, im Randbereich hingegen weniger, was das Temperaturungleichgewicht zwischen den einzelnen Zellen im Lithium-Polymer-Akku verstärkt.

Methoden zur Temperaturregelung von Polymer-Lithium-Batterien

1. Interne Anpassung

Der Temperatursensor wird an der Stelle platziert, an der die größten Temperaturschwankungen auftreten, insbesondere bei der höchsten und niedrigsten Temperatur sowie im Zentrum des Bereichs, in dem sich die Wärme stärker ansammelt.

1. Externe Regulierung

Kühlregelung: Angesichts der Komplexität der Wärmemanagementstruktur von Lithium-Polymer-Batterien wird derzeit meist eine einfache Luftkühlung verwendet. Um eine gleichmäßige Wärmeableitung zu gewährleisten, wird meist eine parallele Belüftung verwendet.

1. Temperaturregelung: Die einfachste Heizstruktur besteht darin, Heizplatten an der Ober- und Unterseite der Li-Polymer-Batterie anzubringen, um die Erwärmung zu realisieren. Vor und nach jeder Li-Polymer-Batterie befindet sich eine Heizleitung oder es wird eine Heizfolie verwendet, die um die Batterie gewickelt ist.Li-Polymer-Akkuzum Heizen.

Die Hauptgründe für die Verringerung der Kapazität von Lithium-Polymer-Batterien bei niedrigen Temperaturen

1. Schlechte Elektrolytleitfähigkeit, schlechte Benetzung und/oder Durchlässigkeit der Membran, langsamere Migration von Lithiumionen, langsamere Ladungsübertragungsrate an der Elektroden-/Elektrolytschnittstelle usw.

2. Darüber hinaus steigt die Impedanz der SEI-Membran bei niedrigen Temperaturen, wodurch die Geschwindigkeit der Lithiumionen, die die Elektroden-/Elektrolyt-Grenzfläche passieren, verlangsamt wird. Einer der Gründe für die erhöhte Impedanz der SEI-Folie liegt darin, dass sich Lithiumionen bei niedrigen Temperaturen leichter von der negativen Elektrode lösen und schwieriger einbetten können.

3. Beim Laden tritt Lithiummetall aus und reagiert mit dem Elektrolyt, wodurch ein neuer SEI-Film entsteht, der den ursprünglichen SEI-Film bedeckt. Dies erhöht die Impedanz der Batterie und führt somit zu einer Verringerung der Kapazität der Batterie.

Einfluss niedriger Temperaturen auf die Leistung von Lithium-Polymer-Batterien

1. Niedrige Temperatur auf die Lade- und Entladeleistung

Mit sinkender Temperatur nimmt die durchschnittliche Entladespannung und Entladekapazität vonLithium-Polymer-Batterienreduziert sind, insbesondere bei Temperaturen von -20 °C, sinken die Entladekapazität und die durchschnittliche Entladespannung der Batterie schneller.

2. Niedrige Temperatur auf die Zyklusleistung

Bei -10 °C sinkt die Kapazität des Akkus schneller. Nach 100 Zyklen beträgt die verbleibende Kapazität nur noch 59 mAh/g, was einem Kapazitätsverlust von 47,8 % entspricht. Der bei niedriger Temperatur entladene Akku wird bei Raumtemperatur auf Laden und Entladen getestet und die Kapazitätswiederherstellung während dieses Zeitraums untersucht. Die Kapazität erholte sich auf 70,8 mAh/g, bei einem Kapazitätsverlust von 68 %. Dies zeigt, dass der Niedertemperaturzyklus des Akkus einen größeren Einfluss auf die Wiederherstellung der Akkukapazität hat.

3. Auswirkungen niedriger Temperaturen auf die Sicherheitsleistung

Das Laden einer Polymer-Lithium-Batterie erfolgt durch den Prozess, bei dem Lithiumionen durch die Elektrolytmigration von der positiven Elektrode in das negative Material eingebettet werden. Lithiumionen gelangen zur Polymerisation der negativen Elektrode und fangen dort ein Lithiumion ein, indem sechs Kohlenstoffatome einfangen. Bei niedrigen Temperaturen verringert sich die chemische Reaktionsaktivität, während die Migration der Lithiumionen langsamer wird. Die Lithiumionen auf der Oberfläche der negativen Elektrode wurden nicht in die negative Elektrode eingebettet, sondern zu metallischem Lithium reduziert, und es kommt zu Ausfällungen auf der Oberfläche der negativen Elektrode, wodurch Lithiumdendriten gebildet werden, die leicht die Membran durchstoßen und einen Kurzschluss in der Batterie verursachen können, der die Batterie beschädigen und Sicherheitsunfälle verursachen kann.

Abschließend möchten wir Sie noch daran erinnern, dass Lithium-Polymer-Batterien im Winter bei niedrigen Temperaturen am besten nicht aufgeladen werden. Aufgrund der niedrigen Temperaturen bilden die an der negativen Elektrode verschachtelten Lithium-Ionen Ionenkristalle, die die Membran direkt durchdringen, was im Allgemeinen zu einem Mikrokurzschluss führt, der die Lebensdauer und Leistung beeinträchtigt und zu einer schweren direkten Explosion führt. Daher denken manche Leute, dass das Aufladen von Polymer-Lithium-Batterien im Winter nicht möglich ist. Dies liegt zum Teil an einem Batteriemanagementsystem, das zum Schutz des Produkts verwendet wird.