تعد البيئة التي تُستخدم فيها بطارية الليثيوم البوليمر مهمة جدًا أيضًا في التأثير على دورة حياتها. من بينها، درجة الحرارة المحيطة هي عامل مهم للغاية. يمكن أن تؤثر درجة الحرارة المحيطة المنخفضة جدًا أو المرتفعة جدًا على دورة حياة بطاريات الليثيوم بوليمر. في تطبيقات بطاريات الطاقة والتطبيقات التي تكون فيها درجة الحرارة مؤثرًا رئيسيًا، تكون الإدارة الحرارية لبطاريات الليثيوم بوليمر مطلوبة لتحسين كفاءة البطارية.

أسباب تغير درجة الحرارة الداخلية لحزمة بطارية ليثيوم بوليمر

لبطاريات ليثيوم بوليمر، توليد الحرارة الداخلية هو حرارة التفاعل وحرارة الاستقطاب وحرارة الجول. أحد الأسباب الرئيسية لارتفاع درجة حرارة بطارية الليثيوم بوليمر هو ارتفاع درجة الحرارة الناتج عن المقاومة الداخلية للبطارية. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا للوضع الكثيف لجسم الخلية الساخن، فإن المنطقة الوسطى لا بد أن تجمع المزيد من الحرارة، وتكون منطقة الحافة أقل، مما يزيد من عدم توازن درجة الحرارة بين الخلايا الفردية في بطارية ليثيوم بوليمر.

طرق تنظيم درجة حرارة بطارية ليثيوم بوليمر

1. التكيف الداخلي

سيتم وضع مستشعر درجة الحرارة في المكان الأكثر تمثيلاً لأكبر تغير في درجة الحرارة، وخاصة أعلى وأدنى درجة حرارة، بالإضافة إلى مركز تراكم الحرارة ببطارية ليثيوم بوليمر أكثر قوة.

1. التنظيم الخارجي

تنظيم التبريد: في الوقت الحاضر، مع الأخذ في الاعتبار تعقيد هيكل الإدارة الحرارية لبطاريات الليثيوم بوليمر، فإن معظمها يعتمد الهيكل البسيط لطريقة تبريد الهواء. وبالنظر إلى تجانس تبديد الحرارة، فإن معظمها يعتمد طريقة التهوية المتوازية.

1. تنظيم درجة الحرارة: أبسط هيكل تسخين هو إضافة ألواح تسخين في الجزء العلوي والسفلي من بطارية ليثيوم بوليمر لتنفيذ التسخين، يوجد خط تسخين قبل وبعد كل بطارية ليثيوم بوليمر أو استخدام فيلم تسخين ملفوف حولبطارية ليثيوم بوليمرللتدفئة.

الأسباب الرئيسية لانخفاض قدرة بطاريات الليثيوم بوليمر عند درجات الحرارة المنخفضة

1. ضعف توصيل الإلكتروليت، ضعف ترطيب و/أو نفاذية الحجاب الحاجز، هجرة أبطأ لأيونات الليثيوم، معدل نقل أبطأ للشحن في واجهة القطب/الإلكتروليت، إلخ.

2. بالإضافة إلى ذلك، تزداد مقاومة غشاء SEI عند درجات الحرارة المنخفضة، مما يؤدي إلى إبطاء معدل مرور أيونات الليثيوم عبر واجهة القطب الكهربائي/الإلكتروليت. أحد أسباب زيادة مقاومة فيلم SEI هو أنه من الأسهل على أيونات الليثيوم أن تخرج من القطب السالب عند درجات حرارة منخفضة وأكثر صعوبة في التضمين.

3. عند الشحن، سيظهر معدن الليثيوم ويتفاعل مع الإلكتروليت لتكوين طبقة SEI جديدة لتغطية طبقة SEI الأصلية، مما يزيد من مقاومة البطارية وبالتالي يؤدي إلى انخفاض سعة البطارية.

انخفاض درجة الحرارة على أداء بطاريات الليثيوم بوليمر

1. انخفاض درجة الحرارة على أداء الشحن والتفريغ

مع انخفاض درجة الحرارة، فإن متوسط ​​جهد التفريغ وقدرة التفريغبطاريات ليثيوم بوليمريتم تقليلها، خاصة عندما تكون درجة الحرارة -20 درجة مئوية، تنخفض سعة تفريغ البطارية ومتوسط ​​جهد التفريغ بشكل أسرع.

2. انخفاض درجة الحرارة على أداء الدورة

تتحلل سعة البطارية بشكل أسرع عند -10 درجة مئوية، وتظل السعة 59 مللي أمبير/جرام فقط بعد 100 دورة، مع تسوس السعة بنسبة 47.8%؛ يتم اختبار البطارية التي تم تفريغها عند درجة حرارة منخفضة في درجة حرارة الغرفة للشحن والتفريغ، ويتم فحص أداء استعادة القدرة في هذه الفترة. وعادت سعتها إلى 70.8 مللي أمبير/جرام، مع فقدان القدرة بنسبة 68%. وهذا يوضح أن دورة درجة الحرارة المنخفضة للبطارية لها تأثير أكبر على استعادة سعة البطارية.

3. تأثير درجات الحرارة المنخفضة على أداء السلامة

شحن بطارية ليثيوم بوليمر هو عملية خروج أيونات الليثيوم من القطب الموجب من خلال هجرة الإلكتروليت المضمن في المادة السالبة، أيونات الليثيوم إلى بلمرة القطب السالب، بواسطة ست ذرات كربون تلتقط أيون الليثيوم. عند درجات الحرارة المنخفضة، ينخفض ​​نشاط التفاعل الكيميائي، بينما تصبح هجرة أيونات الليثيوم أبطأ، ولا يتم دمج أيونات الليثيوم الموجودة على سطح القطب السالب في القطب السالب إلى معدن الليثيوم، ويتساقط المطر على القطب السالب. سطح القطب السالب لتكوين تشعبات الليثيوم، والتي يمكن أن تخترق الحجاب الحاجز بسهولة مما يتسبب في حدوث ماس كهربائي في البطارية، مما قد يؤدي إلى تلف البطارية والتسبب في حوادث السلامة.

أخيرًا، ما زلنا نريد أن نذكرك أنه من الأفضل عدم شحن بطاريات الليثيوم بوليمر في الشتاء عند درجات حرارة منخفضة، نظرًا لانخفاض درجات الحرارة، ستنتج أيونات الليثيوم المتداخلة على القطب السالب بلورات أيونية، تخترق الحجاب الحاجز مباشرة، مما يتسبب بشكل عام في حدوث ماس كهربائى صغير يؤثر على الحياة والأداء، انفجار مباشر خطير. لذلك يعكس بعض الناس أن شحن بطارية الليثيوم البوليمر في فصل الشتاء لا يمكن شحنه، ويرجع ذلك إلى جزء من نظام إدارة البطارية بسبب حماية المنتج.