Las baterías de litio se abren paso en temperaturas frías o ya no temen que los teléfonos móviles se apaguen en invierno.

El clima frío, la energía original llena de baterías de litio, la capacidad de un descuento, las baterías de litio parecen estar en estado de hibernación, estos vehículos de nueva energía y los usuarios de productos digitales trajeron muchos problemas. El tema de este artículo de hoy es el impacto de la baja temperatura en las baterías de litio y el desarrollo de la investigación y el desarrollo en la industria.

¿La batería de litio tiene más miedo a las bajas temperaturas?

En las pruebas realizadas por la Asociación Estadounidense del Automóvil, un automóvil eléctrico tiene un alcance de 105 millas (169 kilómetros) a 75 grados Fahrenheit. A 20 grados Fahrenheit (aproximadamente 7 ° C), bajará a 43 millas (aproximadamente 69 kilómetros), una caída de hasta un 60%. Las baterías son algo similares a las de los humanos. Cuando el clima se vuelve frío, son menos activos. Las baterías de plomo, las pilas de litio y las pilas de combustible se ven afectadas por las bajas temperaturas, pero en diversos grados.

Tomemos como ejemplo la batería de fosfato de hierro y litio, que es la más utilizada en los autobuses eléctricos. La batería tiene una alta seguridad y una larga vida útil, pero el rendimiento a baja temperatura es ligeramente peor que el de otros sistemas técnicos. La baja temperatura afecta tanto a los electrodos positivos como negativos del fosfato de hierro y litio, el electrolito y el aglutinante. Por ejemplo, el propio electrodo positivo de fosfato de hierro y litio tiene una conductividad electrónica relativamente pobre y es propenso a la polarización en un entorno de baja temperatura, lo que reduce la capacidad de la batería; debido a la baja temperatura, la tasa de inserción de litio y grafito se reduce, y es fácil precipitar litio metálico en la superficie del electrodo negativo, y si el tiempo de carga es insuficiente Cuando se pone en uso, el litio metálico no se puede incrustar por completo en el grafito, y algo de litio metálico sigue existiendo en la superficie del electrodo negativo, que es probable que forme dendritas de litio, lo que afecta la seguridad de la batería. A bajas temperaturas, la viscosidad del electrolito aumenta y también sigue la resistencia a la migración de iones de litio. Además, en el proceso de producción de fosfato de hierro y litio, el adhesivo también es un factor muy crítico, y la baja temperatura también tiene una gran influencia en el rendimiento del adhesivo.

Lo mismo es una batería de litio, la batería de titanato de litio es superior en resistencia a bajas temperaturas. El material del electrodo negativo de titanato de litio de la estructura de la espinela tiene un potencial de inserción de litio de aproximadamente 1,5 V y no forma dendritas de litio, y la deformación volumétrica es inferior al 1% durante la carga y descarga. La batería de titanato de litio de tamaño nanométrico se puede cargar y descargar a una corriente alta y logra una carga rápida a baja temperatura al tiempo que garantiza la durabilidad y seguridad de la batería. Por ejemplo, Yinlong New Energy, que se especializa en baterías de titanato de litio, tiene una capacidad normal de carga y descarga de -50-60 ° C.

Aunque las baterías de iones de litio con grafito negativo se pueden descargar a -40 ° C, es difícil lograr una carga de corriente convencional a -20 ° C y temperaturas más bajas. Esta es también un área que la industria está explorando activamente.

Exploración de baterías de litio con resistencia a bajas temperaturas en la industria

Las instituciones de investigación y de investigación de la industria se han centrado en mejorar el proceso de los materiales de los electrodos positivos y negativos existentes y en crear las condiciones para que la batería funcione a bajas temperaturas aumentando la temperatura ambiente local de la batería.

El material de la batería actual afectará las características de baja temperatura de la batería en la dirección de la nanotecnología, el diámetro del material, la resistencia eléctrica y la longitud del eje del plano AB. Wotema preparó el material de fosfato de hierro y litio mediante tres procesos, y utilizó diferentes procesos para Nano y cubrirlo. Los resultados mostraron que el aumento de la longitud del eje AB aumentó el canal de migración de iones de litio, lo que contribuyó a mejorar el rendimiento de duplicación de la batería; A partir del material producido por los tres procesos, la impedancia global y la impedancia de transporte de iones del grafito granulado con un gran espaciado de capas son relativamente pequeñas; En cuanto a los electrolitos, Wotema utilizó aditivos de baja temperatura a base de sistemas de disolventes fijos y sales de litio para aumentar la capacidad de descarga del 85% al 90%. Se entiende que ya a fines de 2016, Wotema ha logrado un entorno de -20, -30, -40 ° C, una relación de corriente constante de carga de 0.5 C de 62.9%, -20 ° C para lograr una descarga del 94%. En la actualidad, las baterías criogénicas de Wotema se han promocionado ampliamente en Mongolia Interior, el noreste de China y otras regiones.

El 31 de agosto, el Instituto de Tecnología de Beijing y otros equipos de investigación científica anunciaron el desarrollo exitoso de productos de baterías para todo clima. Los técnicos utilizan el principio de electrificación por cable para generar calor. La lámina de níquel está instalada en el núcleo y la lámina de níquel se energiza para generar calor, elevando la temperatura interna de la batería. Después de alcanzar una cierta temperatura, la lámina se desconectará automáticamente para garantizar la seguridad de la batería. Se entiende que en el entorno experimental de -30 ° C, las baterías que utilizan esta tecnología pueden calentarse rápidamente hasta 0 ° C o más en 30 segundos, la potencia de descarga aumenta en más de 6 veces y la potencia de carga aumenta en más de 10 veces. El equipo dijo que la tecnología no cambia la estructura original de la batería, y el costo de conversión es extremadamente bajo, adecuado para baterías de plomo-ácido, baterías de litio y otros tipos de baterías. El vehículo eléctrico para todo clima que utiliza la tecnología se lanzará a fines de diciembre de 2017, según Battery China. Se espera completar el desarrollo de un total de 11 prototipos de productos para cuatro modelos para 2020 y comenzar las operaciones de demostración.

Según informes de los medios, en el Concurso de Innovación y Emprendimiento de Xinjiang "China Creativa" de 2017, que finalizó el 20 de septiembre, la "batería de litio para todo clima" desarrollada por el Dr. Wang Lei del Instituto de Física y Química de Xinjiang de la Academia China de Ciencias ganó el primer premio del Grupo Creativo. Esta batería de litio puede funcionar de forma estable en un entorno de -40 ° C ~ 60 ° C. En la actualidad, el equipo ha completado el trabajo de prueba del producto en varias condiciones de alta y baja temperatura y está a punto de entrar en la etapa de producción comercial del producto.

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 mínima en la zona está por debajo de los -30 ° C, y la temperatura máxima es de hasta 39 ° C. El sistema de batería de recarga rápida micro-macro se utiliza en el cabezal del paquete, que tiene en cuenta la excelente adaptabilidad ambiental de la batería de recarga rápida micro-macro.

Shandong WeiNeng es una empresa de alta tecnología que se especializa en la investigación, el desarrollo y la producción de baterías militares de fosfato de hierro y litio de baja temperatura. Ha logrado importantes avances en el rendimiento a baja temperatura de las baterías de fosfato de hierro y litio desarrolladas y producidas en cooperación con el Instituto de Química de la Academia de Ciencias de China. Puede liberar la capacidad nominal a una temperatura baja de -40 ° C. Más del 90%.

Además, la celda de potencia de Penghui Energy se puede utilizar en un entorno de -20 ~ 60 ° C sin sistemas de calefacción y refrigeración. Thornton New Energy ha mejorado enormemente el rendimiento a baja temperatura de Sanyuan, y el núcleo se puede descargar normalmente a -20 ° C, lo que puede satisfacer las necesidades de muchas empresas de vehículos.

¿Por qué la carga requiere más temperatura que la descarga?

Los lectores cuidadosos pueden encontrar que los productos de batería de muchas empresas pueden lograr una descarga normal a bajas temperaturas, pero a la misma temperatura, es difícil lograr una carga normal o incluso no poder cargar. ¿Por qué?

Según los expertos de la industria, cuando Li + está incrustado en materiales de grafito, primero es necesario solvente. Este proceso consumirá una cierta cantidad de energía y evitará que el Li + se difunda en el grafito; Por el contrario, cuando se elimina el Li + del material de grafito en solución, habrá un proceso de solvatación y la solvatación no consume energía, y Li + puede eliminar rápidamente el grafito. Por lo tanto, la capacidad de carga y recepción del material de grafito es obviamente inferior a la de descarga.

Existe un cierto riesgo de que la batería se cargue en un entorno de baja temperatura. Porque con la disminución de la temperatura, las características cinéticas del electrodo negativo de grafito han mejorado. Durante el proceso de carga, la polarización electroquímica del electrodo negativo se ha intensificado significativamente. La salida de litio metálico forma fácilmente dendritas de litio, penetra en el diafragma y provoca un cortocircuito de los polos positivo y negativo.

Por lo tanto, los expertos de la industria recomiendan evitar las baterías de iones de litio a bajas temperaturas. Cuando la batería debe cargarse a baja temperatura, es necesario seleccionar una pequeña corriente (es decir, carga lenta) para cargar la batería de iones de litio tanto como sea posible, y después de la carga, la batería de iones de litio se guarda completamente para Asegúrese de que el litio metálico precipitado negativamente pueda reaccionar con el grafito. Vuelva a incrustarlo en el electrodo negativo de grafito.

Por supuesto, las baterías de titanato de litio tienen la ventaja de los materiales. Todavía se puede llenar rápidamente a bajas temperaturas. Este tipo de obstinación hace que otras baterías materiales sean difíciles de aprender.

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