La batterie lithium-ion a une tension de fonctionnement élevée, une énergie spécifique élevée (jusqu'à 165 Wh / kg, soit 3 fois celle d'une batterie Ni-MH), une petite taille, un poids léger, une longue durée de vie, une faible autodécharge, aucun effet de mémoire, aucune pollution, etc. La batterie lithium-phosphate de fer dans le nouveau secteur énergétique est optimiste, la durée de vie de la batterie peut atteindre 3 000 environ, la décharge est stable et elle est largement utilisée dans les domaines de la batterie d’alimentation et du stockage d’énergie, mais elle n’est pas complète et rapide. Ruyi: facteurs qui entravent sa promotion rapide, outre le prix, la régularité du lot provoquée par le matériau de la batterie, etc., ses performances thermiques sont également un facteur important Cet article examine l'effet de la température sur les performances d'une batterie lithium-phosphate de fer, ainsi que le bloc batterie. Conditions de charge et de décharge dans des conditions de température élevée et basse.
I. Résumé du cycle de température normale du monomère (module)
La durée de vie de la batterie testée à la température ambiante montre que la longue durée de vie d’une batterie au lithium fer phosphate est de 3 314 cycles, son taux de rétention de la capacité est toujours de 90% et sa fin de vie de 80% peut être environ 4 000 fois.
1, cycle monomère
Actuellement achevé: 3314cyc, taux de rétention de capacité de 90%.
L'incohérence de la batterie après l'achèvement du PACK dépend de la technologie de traitement du noyau de la batterie et du processus de groupe du module. Plus le processus est raffiné, plus la résistance interne du groupe est petite et plus la différence entre les cellules est faible. Le cycle de vie est la base des données que la plupart des phosphates de fer au lithium peuvent obtenir à présent. De ce fait, BMS est nécessaire pour équilibrer périodiquement le bloc-batterie, réduire la différence entre les batteries et prolonger la durée de vie.
2, cycle du module
Actuellement achevé: 2834cyc, le taux de rétention de capacité est de 67,26%.
Deuxièmement, le résumé du cycle monomère haute température
Accélère la durée de vie de la batterie dans des conditions de température élevée.
1, courbe de charge et de décharge du monomère
2, cycle de température élevée
Cycle à haute température achevé à 1100cyc, le taux de rétention de la capacité était de 73,8%.
Troisièmement, l’effet des basses températures sur les performances de charge et de décharge
La capacité de décharge de la batterie à 0 ~ -20 ° C correspond respectivement à 88,05%, 65,52% et 38,88% de la capacité de décharge à 25 ° C. La tension de décharge moyenne est de 3.134, 2.963V et 2.788V et la tension de décharge moyenne à 20 ° C. Il est inférieur de 0,431 V à celui de 25 ° C. D'après l'analyse ci-dessus, la tension de décharge moyenne et la capacité de décharge de la batterie lithium-ion diminuent avec la diminution de la température, en particulier lorsque la température est de -20 ° C, la capacité de décharge et la décharge de la batterie. La tension moyenne chute plus rapidement.
Figure 1 Courbe de décharge d'une batterie lithium-phosphate de fer à différentes températures
Du point de vue électrochimique, la résistance de la solution, la résistance du film SEI ne change pas beaucoup sur toute la plage de températures et a peu d’effet sur les performances de la batterie à basse température; la résistance de transfert de charge augmente considérablement avec la diminution de la température et avec la température sur toute la plage de températures. Le changement est nettement supérieur à la résistance de la solution et à la résistance du film SEI, car à mesure que la température baisse, la conductivité ionique de l'électrolyte diminue et que la résistance du film SEI et la résistance de la réaction électrochimique augmentent, ce qui entraîne une polarisation ohmique à basse température. La polarisation de concentration et la polarisation électrochimique augmentent toutes les deux: sur la courbe de décharge de la batterie, la tension moyenne et la capacité de décharge diminuent avec la diminution de la température.
Figure 2 Après avoir chargé et déchargé la batterie 5 fois à basse température
Comme le montre la figure 2, le cycle du cycle à -20 ° C, puis à 25 ° C, réduit la capacité de la batterie et la plate-forme de décharge, car à mesure que la température diminue, la conductivité ionique de l'électrolyte diminue, charge à basse température La polarisation ohmique, la concentration et l'augmentation de la polarisation électrochimique dans le processus entraînent le dépôt de lithium métallique qui décompose l'électrolyte et conduit finalement à l'épaississement du film SEI à la surface de l'électrode, la résistance du film SEI augmente et la décharge est représentée par une décharge sur la courbe de décharge. La plate-forme et la capacité de décharge sont réduites.
1, impact à basse température sur la performance du cycle
Figure 3: Courbe de cyclage à 0,5 C de la batterie lithium-ion à la température ambiante
Figure 4: Courbe de cycle à 0,5 C de la batterie lithium-ion à -10 ° C
On voit sur la figure que la capacité de la batterie est atténuée rapidement dans un environnement de -10 ° C, que sa capacité n’est que de 59 mAh / g après 100 cycles et que sa capacité est atténuée de 47,8%, que la batterie déchargée à basse température est chargée et déchargée à température normale. Test, performances de récupération de capacité pendant la période d'inspection. Sa capacité a été rétablie à 70,8 mAh / g, perte de capacité de 68%. On peut constater que le cycle à basse température de la batterie a un impact plus important sur la récupération de la capacité de la batterie.
2, l'impact des basses températures sur les performances de sécurité
La charge de la batterie lithium-ion est un processus dans lequel les ions lithium sont retirés de l'électrode positive et migrent dans le matériau de l'électrode négative par le biais de l'électrolyte. Les ions lithium sont polymérisés sur l'électrode négative et un ion lithium est piégé par six atomes de carbone. À basse température, la réactivité chimique diminue et l'ion lithium migre. Lentement, les ions lithium à la surface de l'électrode négative ne sont pas encore intégrés dans l'électrode négative, ils ont été réduits en lithium métallique et précipités à la surface de l'électrode négative pour former des dendrites de lithium, qui perforent facilement le séparateur et provoquent un court-circuit à l'intérieur de la batterie, ce qui endommage la batterie et provoque un accident.
Les données ci-dessus permettent de conclure que la température de la batterie lithium fer phosphate est fortement affectée Dans l'environnement d'application où le champ d'application de la batterie et la température sont fortement affectés, la batterie doit être gérée thermiquement (refroidissement par air, par liquide, etc.) pour être améliorée. Utilisez l'efficacité pour prolonger la durée de vie du système de batterie.
