Penggunaan bateri litium-ion adalah terhad dalam persekitaran suhu rendah, kerana kapasiti nyahcasnya akan merosot dengan teruk dan ia tidak boleh dicas pada suhu rendah. Semasa pengecasan suhu rendah, pemasukan ion litium pada elektrod grafit bateri dan tindak balas penyaduran litium wujud bersama dan bersaing antara satu sama lain. Di bawah keadaan suhu rendah, resapan ion litium dalam grafit dihalang, dan kekonduksian elektrolit berkurangan, membawa kepada penurunan kadar pemasukan. Pada permukaan grafit, tindak balas penyaduran litium lebih berkemungkinan berlaku.
Penyelidikan telah menunjukkan bahawa bateri berkapasiti 3500mAh, jika dikendalikan dalam persekitaran -10 darjah , selepas kurang daripada 100 kitaran pengecasan dan nyahcas, akan mengalami penurunan mendadak dalam kapasiti bateri kepada 500mAh, dan pada dasarnya dibatalkan. Maksudnya, dalam persekitaran kerja -10 darjah , jika kenderaan elektrik dicas dan dinyahcas sekali sehari, bateri itu perlu dibuang dan digantikan dengan yang baharu selepas tiga bulan.
Sebab yang mempengaruhi prestasi suhu rendah bateri fosfat besi litium:
1. Struktur elektrod positif
Struktur tiga dimensi bahan elektrod positif menyekat kadar resapan bateri fosfat besi litium, terutamanya pada suhu rendah. Bahan elektrod positif yang berbeza mempunyai struktur tiga dimensi yang berbeza. Pada masa ini, bahan elektrod positif penting yang digunakan dalam bateri litium-ion untuk kenderaan elektrik ialah fosfat besi litium, bahan terner mangan nikel kobalt, dan oksida mangan litium. Kapasiti nyahcas bateri litium besi fosfat hanya boleh mencapai 67.38% daripada kapasiti suhu bilik pada -20 darjah, manakala bateri terner mangan nikel kobalt boleh mencapai 70.1%.
2. Pelarut takat lebur yang tinggi
Disebabkan kehadiran pelarut takat lebur yang tinggi dalam pelarut campuran elektrolit, kelikatan elektrolit bateri lithium-ion meningkat pada suhu rendah. Apabila suhu terlalu rendah, pemejalan elektrolit berlaku, membawa kepada penurunan dalam kadar penghantaran ion litium dalam elektrolit.
3. Kadar resapan ion litium
Kadar resapan ion litium dalam elektrod negatif grafit berkurangan di bawah keadaan suhu rendah. Peningkatan impedans pemindahan cas bateri litium-ion dalam persekitaran suhu rendah membawa kepada penurunan kadar resapan ion litium dalam elektrod negatif grafit, yang merupakan sebab penting yang mempengaruhi prestasi suhu rendah bateri fosfat besi litium.
4. Membran SEI
Dalam persekitaran suhu rendah, filem SEI pada elektrod negatif bateri litium besi fosfat menebal, dan impedans filem SEI meningkat, membawa kepada penurunan kadar pengaliran ion litium dalam filem SEI. Akhirnya, polarisasi yang terbentuk semasa mengecas dan menyahcas dalam persekitaran suhu rendah mengurangkan kecekapan pengecasan dan nyahcas.
5. Persekitaran pengeluaran
Sebagai produk berteknologi tinggi dengan pelbagai bahan mentah kimia dan proses yang kompleks, bateri litium besi fosfat mempunyai keperluan yang tinggi untuk suhu, kelembapan, habuk dan faktor lain dalam persekitaran pengeluarannya. Jika tidak dikawal dengan betul, kualiti bateri akan berubah-ubah.
Ringkasan: Pada masa ini, pelbagai faktor mempengaruhi prestasi suhu rendah bateri fosfat besi litium, seperti struktur elektrod positif, kadar penghijrahan ion litium dalam pelbagai bahagian bateri, ketebalan dan komposisi kimia filem SEI, dan pemilihan garam litium dan pelarut dalam elektrolit. Prestasi suhu rendah mengehadkan penggunaan bateri litium-ion dalam bidang kenderaan elektrik, medan khas dan persekitaran yang melampau. Membangunkan bateri litium-ion dengan prestasi suhu rendah yang sangat baik adalah permintaan segera dalam pasaran.
