Okolje, v katerem se uporablja litijeva polimerna baterija, je prav tako zelo pomembno za njen življenjski cikel. Med njimi je zelo pomemben dejavnik temperatura okolice. Prenizka ali previsoka temperatura okolice lahko vpliva na življenjski cikel litijevih polimernih baterij. Pri baterijah za napajanje in aplikacijah, kjer temperatura močno vpliva, je za izboljšanje učinkovitosti baterije potrebno toplotno upravljanje litijevih polimernih baterij.

Vzroki za spremembo notranje temperature litij-polimerne baterije

ZaLitij-polimerne baterijeNotranje nastajanje toplote je reakcijska toplota, polarizacijska toplota in Joulova toplota. Eden glavnih razlogov za povišanje temperature litij-polimerne baterije je povišanje temperature, ki ga povzroča notranji upor baterije. Poleg tega se zaradi goste razporeditve ogrevanega telesa celice srednje območje verjetno nabira več toplote, robno območje pa manj, kar povečuje temperaturno neravnovesje med posameznimi celicami v litij-polimerni bateriji.

Metode za regulacijo temperature polimernih litijevih baterij

1. Notranja prilagoditev

Temperaturni senzor bo nameščen na najbolj reprezentativnem mestu z največjo temperaturno spremembo, zlasti na najvišji in najnižji temperaturi, ter v središču močnejšega območja akumulacije toplote polimerne litijeve baterije.

1. Zunanja regulacija

Regulacija hlajenja: Glede na kompleksnost strukture toplotnega upravljanja litij-polimernih baterij trenutno večina uporablja preprosto strukturo zračnega hlajenja. Glede na enakomernost odvajanja toplote pa večina uporablja vzporedno prezračevanje.

1. Regulacija temperature: najpreprostejša ogrevalna struktura je dodajanje grelnih plošč na zgornji in spodnji del litij-polimerne baterije za ogrevanje, pred in za vsako litij-polimerno baterijo je grelna linija ali pa se okoli nje ovije grelna folija.Litij-polimerna baterijaza ogrevanje.

Glavni razlogi za zmanjšanje zmogljivosti litijevih polimernih baterij pri nizkih temperaturah

1. Slaba prevodnost elektrolita, slaba omočenost in/ali prepustnost diafragme, počasnejša migracija litijevih ionov, počasnejša hitrost prenosa naboja na vmesniku elektroda/elektrolit itd.

2. Poleg tega se impedanca membrane SEI pri nizkih temperaturah poveča, kar upočasni hitrost litijevih ionov, ki prehajajo skozi vmesnik elektroda/elektrolit. Eden od razlogov za povečanje impedance filma SEI je, da se litijevi ioni pri nizkih temperaturah lažje odlepijo od negativne elektrode in težje vgradijo.

3. Med polnjenjem se pojavi litijeva kovina, ki reagira z elektrolitom in tvori novo SEI folijo, ki prekrije prvotno SEI folijo, kar poveča impedanco baterije in s tem zmanjša kapaciteto baterije.

Nizka temperatura na delovanje litijevih polimernih baterij

1. nizka temperatura na delovanje polnjenja in praznjenja

Ko se temperatura znižuje, se povprečna napetost praznjenja in kapaciteta praznjenjalitij-polimerne baterijese zmanjšajo, zlasti pri temperaturi -20 ℃, saj se praznilna kapaciteta baterije in povprečna praznilna napetost hitreje zmanjšujeta.

2. Nizka temperatura na delovanje cikla

Kapaciteta baterije se hitreje zmanjšuje pri -10 ℃ in po 100 ciklih ostane le 59 mAh/g, s 47,8-odstotnim upadom kapacitete; baterija, izpraznjena pri nizki temperaturi, je bila testirana pri sobni temperaturi za polnjenje in praznjenje, v tem času pa je bila preverjena tudi njena sposobnost obnavljanja kapacitete. Njena kapaciteta se je obnovila na 70,8 mAh/g, z izgubo kapacitete 68 %. To kaže, da ima cikel nizke temperature baterije večji vpliv na obnavljanje kapacitete baterije.

3. Vpliv nizkih temperatur na varnostno delovanje

Polnjenje polimerne litijeve baterije je postopek, pri katerem litijevi ioni odhajajo iz pozitivne elektrode z migracijo elektrolita, vgrajenega v negativni material. Litijevi ioni se polimerizirajo na negativno elektrodo, kjer šest ogljikovih atomov zajame litijev ion. Pri nizkih temperaturah se kemijska reakcija zmanjša, migracija litijevih ionov pa se upočasni. Litijevi ioni na površini negativne elektrode, ki niso vgrajeni v negativno elektrodo, se zmanjšajo na kovinski litij. Na površini negativne elektrode se izločajo padavine, ki tvorijo litijeve dendrite. Ti lahko zlahka prebodejo membrano in povzročijo kratek stik v bateriji, kar lahko poškoduje baterijo in povzroči varnostne nesreče.

Na koncu vas želimo še spomniti, da litij-polimernih baterij pozimi pri nizkih temperaturah ni najbolje polniti. Zaradi nizkih temperatur bodo litijevi ioni, ki se nabirajo na negativni elektrodi, ustvarili ionske kristale, ki neposredno prebodejo membrano, kar običajno povzroči mikrokratek stik, ki vpliva na življenjsko dobo in zmogljivost, ter resno neposredno eksplozijo. Nekateri ljudje menijo, da pozimi litij-polimernih baterij ni mogoče polniti, saj je to posledica zaščite izdelka zaradi sistema za upravljanje baterij.