Exploración de las bajas temperaturas de las baterías eléctricas en invierno

Introducción: la baja temperatura es un obstáculo para la promoción de vehículos eléctricos en el norte y las regiones frías de China, y también es un problema para las empresas de baterías de energía. Ha sido uno de los esfuerzos clave en la industria para superar el problema de la resistencia a bajas temperaturas de las baterías eléctricas.

En invierno, las personas que se llaman a sí mismos "perros congelados" se envuelven el abrigo, tratando de mantener un rastro del calor invernal. Y lo más vergonzoso es que cuando quieres conducir tu coche como los antiguos, ¡el coche eléctrico "golpea"! En el invierno, las baterías eléctricas anhelan el calor tanto como la gente quiere calentar un horno en la nieve.

La baja temperatura es un obstáculo para la promoción de vehículos eléctricos en el norte y las regiones frías de China, y es un punto delicado para las empresas de baterías de energía. Ha sido uno de los esfuerzos clave en la industria para superar el problema de la resistencia a bajas temperaturas de las baterías eléctricas.

Microscópicamente, la influencia de la baja temperatura en la batería

¿Por qué fallan muchas baterías eléctricas en invierno? A bajas temperaturas, ¿qué pasa en el interior?

Tomemos como ejemplo la batería de fosfato de hierro y litio, la batería más utilizada en los autobuses eléctricos. Este tipo de batería tiene una alta seguridad y una larga vida útil, pero su rendimiento a baja temperatura es ligeramente peor que el de las baterías de otros sistemas técnicos. La baja temperatura tiene un efecto sobre el ánodo y el cátodo, el electrolito y el adhesivo del fosfato de hierro y litio. Por ejemplo, el electrodo positivo de fosfato de hierro y litio en sí mismo tiene poca conductividad eléctrica y es propenso a generar polarización a baja temperatura, lo que reduce la capacidad de la batería. Debido a la influencia de la baja temperatura, la velocidad del grafito con incrustaciones de litio disminuye y el metal de litio es fácil de precipitar en la superficie del electrodo negativo. Si el metal de litio se utiliza debido a una vida útil insuficiente después de la carga, el metal de litio no se puede incrustar nuevamente en el grafito. Existe algo de metal de litio en la superficie del electrodo negativo, que es probable que forme dendrita de litio y afecte la seguridad de la batería. A baja temperatura, aumentará la viscosidad del electrolito y también aumentará la impedancia de migración del ion litio. Además, en el proceso de producción de fosfato de hierro y litio, el adhesivo también es un factor muy clave, la baja temperatura en el rendimiento del adhesivo también tendrá un mayor impacto.

Otro problema causado por la baja temperatura es la extensión del tiempo de carga. Carga a baja temperatura, la batería es fácil de litio, por lo que antes de cargar, generalmente para calentar lentamente la batería, como la temperatura de la batería aumenta a la temperatura normal antes de cargar.

Solución multidimensional al problema de baja temperatura

Para resolver el problema de la resistencia a bajas temperaturas de las baterías, generalmente partimos de los tres aspectos de los materiales de las baterías, el diseño de las celdas y la fabricación de PACK para mejorar el rendimiento de carga y descarga a baja temperatura y el ciclo de vida de las baterías de iones de litio. Miao lixiao, gerente general del departamento de investigación y desarrollo de nuevas energías de sun ton, presentó la solución de resistencia a bajas temperaturas de la batería eléctrica a la batería China.

En la actualidad, los materiales de ánodo comunes de las baterías de energía de los automóviles son el fosfato de hierro y litio ternario, que puede acortar la ruta de migración de los iones de litio al reducir el tamaño de las partículas y la nanotecnología. El fosfato de hierro y litio se puede dopar con La (el elemento símbolo del lantano) y Mg para aumentar el eje c, cambiar el espaciado de las capas y aumentar el canal de transmisión de iones de litio. Superficie de deslizamiento recubierta de tres conductores de iones rápidos Yuan LBO - S (también conocido como conductor superiónico, a veces también llamado electrolito sólido, es diferente de las características básicas generales de los conductores iónicos, que en un cierto rango de temperatura pueden tener en comparación con el electrolito líquido de conductividad iónica), para reducir la formación de SEI, la transmisión de iones de litio puede ser directamente a través del conductor de iones rápido dentro y fuera de la ontología del material.

Para los materiales de ánodo, los materiales de ánodo de grafito existentes pueden aumentar el espacio entre las capas de grafito al recubrir, oxidar la superficie, dopar o recubrir otros elementos, para acelerar la velocidad de disolución de los iones de litio en la superficie del ánodo y mejorar la velocidad de los iones de litio. incrustado en el ánodo de grafito. Miao dijo que el desarrollo de la aleación de litio, el ánodo a base de estaño y otros nuevos materiales del ánodo pueden mejorar en gran medida el rendimiento a baja temperatura de las baterías de iones de litio.

El electrolito se divide principalmente en sales de litio, disolventes y aditivos en tres partes. En cuanto al litio, se puede agregar borato para formar una película SEI estable en la superficie del material y para facilitar la difusión de iones de litio. En cuanto a los disolventes, se puede configurar una proporción razonable para mejorar el rendimiento a baja temperatura de los disolventes electrolíticos; En cuanto a los aditivos, al agregar diferentes aditivos, el rendimiento a baja temperatura de la batería tiene una mejora diferente. Se entiende que Thornton New Energy cuenta con un equipo especial, centrado en el desarrollo de la fórmula de electrolitos, para resolver el problema de la resistencia a bajas temperaturas de las baterías de potencia. En la actualidad, la investigación de la batería de litio ternaria Thornton y el desarrollo de nueva energía, el rendimiento de resistencia a baja temperatura ha mejorado enormemente, las baterías pueden estar a 20 ℃ bajo cero para devolver el entorno eléctrico, pueden satisfacer la demanda del automóvil eléctrico en un ambiente frío.

Además, la batería de gran potencia de energía puede ser - 20 ~ 60 ℃ ambiente, y no necesita sistemas de calefacción y refrigeración. Shandong power es una empresa especializada que se dedica a la investigación y el desarrollo de baterías de fosfato de hierro y litio militares de baja temperatura, la producción de empresas de alta tecnología, con la academia china de ciencias (investigación y desarrollo cooperativos de htma, la producción de baterías de fosfato de hierro y litio logran un rendimiento revolucionario bajo a baja temperatura ya bajas temperaturas hasta 40 ℃ para emitir más del 90% de la capacidad nominal.

La promoción de vehículos de nueva energía no solo es un desafío sino también una oportunidad

Como un tipo de batería de litio, la batería de titanato de litio tiene una excelente resistencia a bajas temperaturas. El material del ánodo de titanato de litio de estructura de espinela tiene un potencial de litio de aproximadamente 1,5 V y no se forman dendritas de litio. La tensión de volumen es inferior al 1% en el proceso de carga y descarga. La batería de titanato de litio de tamaño nanométrico se puede cargar y descargar a una gran corriente, lo que puede realizar una carga rápida a baja temperatura y garantizar la durabilidad y seguridad de la batería al mismo tiempo.

El 28 de noviembre de 2017, en esta estación fría y helada, el autobús eléctrico puro producido por Yinlong New Energy se puso oficialmente en funcionamiento en la ciudad norteña de Tianjin, que una vez más demostró el excelente rendimiento de resistencia a bajas temperaturas del Yinlong New Energy Lithium. batería de titanato. Nueva energía principal de la batería de titanato de litio de plata, sus productos tienen un rango de temperatura de 50 ~ 60 ℃ de la capacidad normal de carga y descarga, la producción de autobuses de la empresa ha estado en Harbin, Yinchuan, Tianjin, Shijiazhuang, Baoding, Handan, etc. en más de 40 ciudades de todo el país implementa la operación comercializada, el efecto de resistencia a bajas temperaturas es bueno. La batería de titanato de litio, con su excelente resistencia a bajas temperaturas, se ha convertido en pionera en la promoción de vehículos de nueva energía en las zonas frías de China. La nueva energía de Yinlong es la chispa para que las baterías de titanato de litio lleguen a un mercado más amplio.

El 31 de julio de 2017, en la ceremonia de lanzamiento de autobuses eléctricos en el distrito de Yanqing, Beijing, se entregaron 50 autobuses eléctricos puros equipados con un sistema de batería recargable rápida micro-macro power al grupo de autobuses de Beijing y se pusieron en funcionamiento. Los 50 autobuses eléctricos puros entregados esta vez están equipados con baterías recargables rápidas producidas por micro macro power, con alta densidad de energía y mayor alcance. En este punto, la energía micro macro ha estado en el mercado de Beijing y ha dado soporte a más de mil modelos de autobuses diferentes. El 19 de septiembre de 2017, se lanzaron oficialmente en Baotou, Mongolia Interior, 70 autobuses híbridos gas-eléctricos de 12 metros equipados con baterías de litio micro-macro MpCO. La temperatura más baja de la región por debajo de 30 ℃, la temperatura más alta puede alcanzar los 39 ℃, Baotou elige el sistema de batería de carga rápida micro macro, está considerando una buena adaptabilidad ambiental de la batería de carga rápida micro macro. Micro macro energía para áreas frías del mercado de autobuses en pleno apogeo, también es la industria para explorar la tecnología de baja temperatura de la batería de energía un representante típico.

Resolver el problema de la resistencia a bajas temperaturas aún requiere un impulso técnico

Existen muchas soluciones al problema de las bajas temperaturas de las baterías eléctricas. Por ejemplo, la llamada "batería para todo clima", en la que se añaden placas de calentamiento entre los polos positivo y negativo, se controla mediante el interruptor de circuito para realizar el calentamiento de la batería. La eficiencia de esta calefacción interna es mucho mayor que la de la calefacción externa y el consumo de energía es menor. Las baterías para todo clima han mejorado significativamente en términos de duración de la batería, tiempo de carga y vida útil.

Desde el nivel micro para resolver el problema de la resistencia a la baja temperatura de las baterías de potencia, como los materiales de la batería para superar el problema de la resistencia a la baja temperatura, todavía es necesario confiar en la unidad de tecnología, aprovechar la batería "miedo" a la baja temperatura, el remedio al caso, a fin de resolverlo más a fondo.

En la actualidad, muchas baterías ternarias de litio también tienen las características de resistencia a baja temperatura, la batería de titanato de litio es líder en rendimiento de resistencia a baja temperatura, el cuello de botella a baja temperatura existente en la promoción de vehículos eléctricos se resolverá gradualmente.

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