Düşük sıcaklıkta şarjın lityum piller üzerindeki etkisi geri döndürülemez

Pillerin düşük sıcaklıklarda şarj edilmesi veya boşaltılması, pilde geri dönüşü olmayan hasarlara yol açarak kapasite düşüşlerine ve ciddi güvenlik risklerine neden olacaktır. Ultra düşük sıcaklıklarda (-20 derece) uzun süreli depolama da pilde geri dönüşü olmayan hasara neden olacak ve kapasitesinin azalmasına neden olacaktır.

1. Lityum-iyon pilin düşük sıcaklıkta şarj edilmesinin tamamı

Lityum iyon pillerin pozitif aşaması genellikle üçlü (NCM), lityum demir fosfat pil (LFP) ve lityum kobalt oksit pildir (LCO), negatif elektrot ise grafittir (Gr). Pil şarj edilirken lityum iyonları, lityum pil elektrolit diyaframı boyunca pozitif kafes sabitinden negatif elektrota doğru hareket eder ve grafit katı katmana yerleştirilir. Şarj etme ve boşaltma sırasında grafit negatif elektrotun katı tabakasından çıkıp daha sonra pozitif kafes sabitine döndüğü anlaşılmaktadır.

Lityum-iyon pil yapısının sıcaklığı ve şarj-deşarj işlemi düşük olduğunda moleküler hareket performansı düşer, tüm reaksiyon hızı ve malzeme aktarım süreci yavaşlar, dolayısıyla pildeki en belirgin yavaşlama lityum- iyon/Lityum moleküllerinin grafit (negatif elektrot) katı tabakasında taşınması ve pozitif sıralı kafes sabiti. Bu nedenle elektrik kısmında ve lityum pil elektrolit sayfasında çok miktarda lityum birikmiştir. Pil şarj edilirken, lityum iyonları grafit katmanına sıkışamaz ve negatif elektrotun yüzeyinde kalacak, metalik lityuma dönüşecek ve lityum dendritler halinde birikecektir. Şarj etme ve boşaltma sırasında, pozitif aşama kafes sabitinin yüzeyinde lityum iyonları sıkışır ve bu da pozitif aşamanın kolayca çatlamasına neden olabilir.

2. Düşük sıcaklıkta pil şarjı, lityum çökelmesine neden olur ve bu da bariz güvenlik risklerine neden olur

Lityum dendritlerin büyüme süreci: Normal bir pili şarj ederken, lityum iyonları düzenli bir şekilde katı grafit katmanına girerek bir interkalasyon reaksiyonuna neden olur. Bununla birlikte, düşük sıcaklıktaki bir pili şarj ederken, lityum iyonları grafit katmanına sıkışamaz ve her zaman negatif elektrotun yüzeyindeki elektronik cihaz tarafından emilir ve metalik lityum haline gelir, bu da bir dönüşüm reaksiyonuna neden olur (reaksiyon potansiyeli farkı interkalasyon reaksiyonundan daha düşüktür, bu da oluşması daha zor olarak anlaşılabilir.Ancak interkalasyon reaksiyonundaki maddelerin yayılması zordur, bu da dönüşüm reaksiyonunun düşük sıcaklıklarda kolayca oluşmasına neden olur) ve lityum dendritler halinde birikmesine neden olur. Dokuzuncu sınıf kimya dersinde hepimizin öğrendiği gibi, metalik lityum çok reaktiftir ve lityum pil elektroliti ile hemen reaksiyona girebilir. Ortaya çıkan kimyasal bileşenler de geri döndürülemez ve kapasite kaybına neden olur. Ayrıca metal lityum büyümeye ve gelişmeye devam ediyor ve diyaframı delmek ve pozitif aşamaya bağlanmak çok kolay, dahili kısa devre arızasına neden oluyor ve kolayca daha ciddi güvenlik kazalarına neden oluyor.

3. Düşük sıcaklıktaki şarj ve deşarj, pozitif seviyeli parçacıkların çatlamasına neden olur

Düşük sıcaklıkta şarj ve deşarj sırasında, pozitif seviyeli kafes sabitinin yüzeyinde lityum iyonları sıkışır ve bu da pozitif seviyeli aktif parçacıkların kolayca çatlamasına neden olabilir. Bir yandan pozitif enerji hammaddelerine zarar vererek kapasite hasarına neden olur. Ek olarak, pozitif elektrottaki fazla kimyasal elementlerin çökelmesi, negatif elektrotun yüzeyine aktarılacak ve metalik parçacıklara dönüştürülerek lityum birikiminin oluşmasına neden olacaktır.

4. Düşük sıcaklıkta depolama pil kapasitesini azaltır

Son zamanlarda bazı araştırmacılar, pilin yalnızca düşük sıcaklıkta 48 saat saklandığını, ardından oda sıcaklığında dinlenmeye bırakıldığını ve ardından kapasitenin test edildiğini keşfetti. Uzun süre yüksek sıcaklıkta bekletilen pillerin, küçük oranda şarj edildiğinde (yavaş şarj) kapasitenin %3,2 oranında azalacağı, ancak büyük oranda şarj edildiğinde (hızlı şarj) kapasitenin %3,2 oranında azalacağı tespit edildi. %6 oranında azaltıldı.

Kapasite kaybına neden olan faktörler şunlardır:

1) Düşük sıcaklık, pozitif aşamanın çatlamasını ağırlaştırır.

2) Düşük sıcaklığın pozitif seviyeli parçacıkların dönmesine neden olması muhtemeldir, bu da onların yapıştırıcıdan kopmasına ve fotoelektrokatalitik aktiviteyi kaybetmesine neden olur.