Suhu baterai litium terlalu tinggi, lebih dari 45℃ Baterai litium-ion semakin banyak digunakan dalam produksi dan kehidupan masyarakat, yang menjadikan lingkungan suhunya menjadi perhatian utama, secara relatif, baterai litium lebih mudah menimbulkan masalah keselamatan di lingkungan bersuhu tinggi, oleh karena itu, perlu dilakukan pengujian kinerja suhu tinggi baterai litium, dan dibandingkan dengan data pengujian suhu normalnya. Jika baterai lithium-ion disalahgunakan atau disalahgunakan, seperti penggunaan pada suhu tinggi atau kegagalan kontrol pengisi daya, hal ini dapat menyebabkan reaksi kimia yang hebat di dalam baterai, menghasilkan banyak panas, jika panas terlambat hilang dan terakumulasi dengan cepat di dalam baterai, baterai dapat bocor, keluar, berasap, dan fenomena lainnya, baterai terbakar dan meledak secara serius.

Reaksi kimia yang terjadi pada baterai pada suhu tinggi terutama meliputi:

(1) Dekomposisi film SEI: Film pelindung bersifat metastabil, dan dekomposisi serta pelepasan panas terjadi pada 90-120 ° C.
(2) Reaksi litium dan elektrolit yang tertanam: di atas 120 ° C, membran tidak dapat memotong kontak antara elektroda negatif dan elektrolit, dan litium tertanam di elektroda negatif dan terjadi reaksi eksotermik elektrolit.
(3) Dekomposisi elektrolit: dekomposisi terjadi pada suhu lebih tinggi dari 200 ° C dan pelepasan panas.
(4) Penguraian bahan aktif positif: pada keadaan oksidasi, bahan positif akan mengalami dekomposisi eksotermik dan melepaskan oksigen, yang akan bereaksi eksotermik dengan elektrolit, atau bahan positif akan bereaksi langsung dengan elektrolit.
(5) reaksi eksotermik antara pengikat litium dan fluorida yang tertanam.
Pengaruh temperatur tinggi terhadap kinerja baterai silinder 2Ah (bahan elektroda positif NCM, menggunakan pengikat PVdF, elektroda negatif bahan karbon, menggunakan pengikat CMC/SBR) dipelajari, dan kondisi kedua baterai pada suhu tinggi yang berbeda dibandingkan. :
Baterai B2 - siklus pertama 2 kali pada suhu 60 ° C, kemudian siklus pada suhu 85 ° C

Baterai B3 - siklus pertama 2 kali pada suhu 60 ° C, kemudian siklus pada suhu 120 ° C

Seperti dapat dilihat dari Gambar 4, setelah 26 siklus pada 85℃, kehilangan kapasitas baterai B2 sekitar 7,5%, dan impedansi baterai meningkat 100%. Setelah 25 siklus pada suhu 120°C, baterai B3 kehilangan sekitar 22% kapasitasnya dan meningkatkan impedansi baterai hingga 1115%.

Model yang ditunjukkan pada Gambar 5 menggambarkan perubahan elektroda positif baterai pada suhu tinggi 120℃. Pada suhu 120℃, sebagian pengikat positif PVdF bermigrasi dari daerah Bagian 1 ke permukaan elektroda positif, yang menyebabkan kandungan pengikat di daerah Bagian 1 menurun, dan bahan aktif bahan NMC menurunkan kemampuan reaksi elektrokimia karena karena kurangnya bahan pengikat. Pada bagian 2, bagian ini merupakan badan utama elektroda positif, kandungan pengikatnya normal, suhu tinggi tidak banyak berpengaruh, dan bahan aktif dapat bereaksi secara normal.

Pengaruh suhu tinggi pada elektroda negatif dapat dilihat dengan menganalisis permukaan elektroda negatif (Gambar 6). ARA. Gambar 6a menunjukkan keadaan awal elektroda negatif. Setelah siklus pada 85℃, fase elektrolit padat yang sama muncul pada permukaan elektroda negatif (Gbr. 6b permukaan elektroda negatif ditutupi oleh zat yang baru dihasilkan, menghasilkan beberapa zat berbentuk bola kecil yang berbeda dari morfologi awal. SEI: Padat Antarmuka Elektrolit). Ketika suhu naik hingga 120°C, lebih banyak SEI yang dihasilkan (Gambar 6c, permukaan negatif ditutupi oleh lebih banyak partikel), dan lebih banyak ion litium aktif yang dikonsumsi, sehingga mengakibatkan penurunan kapasitas.

ARA. 6 Perubahan morfologi permukaan elektroda negatif

Pengaruh suhu tinggi terhadap masa pakai baterai Suhu
kerja terlalu tinggi: di satu sisi, elektrolit reduksi anoda pada potensial rendah dalam waktu lama menyebabkan hilangnya ion litium aktif, yang mengakibatkan penurunan kinerja elektrokimia; Di sisi lain, suhu tinggi menyebabkan peningkatan reaksi samping elektrolit reduksi anoda, dan produk reaksi anorganik diendapkan pada permukaan anoda, yang menghambat pelepasan ion litium dan mempercepat penuaan baterai. . Pada suhu tinggi, reaksi samping baterai meningkat, seperti lapisan SEI pada permukaan elektroda negatif akan terurai, pecah atau larut, dll., yang menyebabkan konsumsi ion litium secara terus menerus selama siklus pada suhu tinggi, dan kapasitasnya berkurang dengan cepat.
Penelitian telah menunjukkan bahwa ketika suhu pengoperasian baterai melebihi 40°C, masa pakai baterai akan berkurang setengahnya untuk setiap kenaikan 10°C. Paket baterai tersusun rapat di dalam kompartemen baterai kendaraan energi baru, dan akumulasi panas yang dihasilkan oleh baterai tunggal menyebabkan perbedaan suhu di dalam paket baterai, mengakibatkan tingkat redaman yang berbeda pada baterai tunggal, sehingga merusak identitas baterai. paket dan mengurangi kinerja unit baterai.
Suhu baterai berkorelasi positif dengan arus pengisian dan pengosongan. Ketika pengisian dan pengosongan arus kecil dilakukan, suhu tertinggi baterai berada pada posisi di mana pertukaran panas tidak mudah terjadi dengan dunia luar; ketika pengisian dan pengosongan arus besar atau desain struktur telinga kutub tidak masuk akal, suhu tertinggi baterai ada di telinga kutub.
Oleh karena itu, perancangan sistem pendingin baterai yang rasional sesuai dengan karakteristik daya baterai dan lingkungan kerja tidak hanya dapat meningkatkan performa ketahanan kendaraan, tetapi juga meningkatkan keselamatan dan keandalan kendaraan.