Temperatura de congelación de la batería de litio: introducción y métodos

Si tiene una batería de litio y vive en un clima frío, deberá tomar precauciones adicionales porque el litio es un poco sensible al clima frío. Si quieres saber cómo manejar las baterías de litio en climas fríos, ¡mira esto!

Temperatura de congelación de la batería de iones de litio

Las bajas temperaturas también afectan a las baterías de litio. Las temperaturas por debajo de los 32 °C limitan drásticamente la eficiencia de plomo-ácido y la capacidad utilizable, con solo el 70-80 por ciento de la capacidad nominal disponible. Las baterías de litio pueden suministrar el 95-98 por ciento de su capacidad con poca pérdida a la misma temperatura.

Cuando se carga a temperaturas superiores al punto de congelación, el grafito poroso que sirve como ánodo de la batería, o terminal negativo, absorbe los iones de litio como una esponja. Sin embargo, cuando las temperaturas descienden por debajo del punto de congelación, el ánodo no puede absorber suficientes iones de litio. En cambio, múltiples iones de litio cubren la superficie del ánodo, lo que reduce la capacidad de la batería y hace que haya menos litio disponible para inducir el flujo de energía. Cargar a una tasa de carga baja por debajo del punto de congelación debilita la estabilidad mecánica de la batería, haciéndola más propensa a fallas inesperadas.

En condiciones de carga gélidas, los iones de litio se desorientan a medida que avanzan para "trabajar" dentro del ánodo de grafito. En lugar de intercalarse, estos iones terminan cubriendo la superficie del ánodo. La carga en temperaturas frías puede causar un recubrimiento, lo que reduce la capacidad de la batería y aumenta la resistencia. Si se acumula suficiente revestimiento, tiene la capacidad de romper el separador y provocar un cortocircuito fatal dentro de la celda.

Celda de batería LiFePO4 de baja temperatura de 3,2 V y 20 A -40 ℃ Capacidad de descarga de 3C≥70 % Temperatura de carga: -20~45 ℃ Temperatura de descarga: -40~+55 ℃ Prueba de acupuntura aprobada -40 ℃ Tasa máxima de descarga: 3C

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¿A qué temperatura se congelan las baterías de litio?

Tus manos pueden doler cuando se calientan cuando regresas del frío. Lo mismo puede decirse de las baterías de litio. Cuando la temperatura interna de su batería cae por debajo de los 32 grados, las celdas de litio no pueden recibir la misma cantidad de corriente de carga (calor) que cuando la temperatura era más alta. No cargue la batería si la temperatura desciende por debajo del punto de congelación.

La carga en climas fríos requiere una estrategia diferente, que es vital para que su inversión sobreviva. A medida que baja la temperatura, casi todas las baterías exigen un proceso de carga más difícil. Las baterías de plomo-ácido tienen un rango más limitado de condiciones de carga que las baterías de litio. Ambos, sin embargo, deben cargarse lentamente y mantenerse dentro de sus respectivos límites de temperatura.

Cuando se carga a temperaturas más bajas, la batería sufre daños proporcionales a la tasa de carga. Una carga más lenta puede reducir el daño, aunque rara vez es una alternativa realista. Las baterías solo pueden cargarse a 0,1 °C cuando las temperaturas caen entre 32 y 14 grados Fahrenheit. Cuando la temperatura está entre 14 y -4 grados Fahrenheit, las baterías no se pueden cargar a temperaturas superiores a 0,05 grados Celsius.

Estas velocidades de carga seguramente alargarán y complicarán el procedimiento porque nunca se sabe el frío que hará durante un ciclo de carga. En circunstancias severas, puede irse a la cama con una temperatura de 40 grados y despertarse con un clima de 18 grados. Si cargó más rápido durante la noche, las bajas temperaturas podrían dañar irreversiblemente su batería.

Batería de polímero resistente para portátiles de alta densidad de energía y baja temperatura Especificación de la batería: 11,1 V 7800 mAh -40 ℃ Capacidad de descarga de 0,2 C ≥80 % A prueba de polvo, resistencia a caídas, anticorrosión, antiinterferencias electromagnéticas

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La primera regla de la carga en climas fríos es evitar cargar las baterías sin reducir la corriente de carga cuando la temperatura desciende por debajo del punto de congelación. Esto puede ser un problema hasta que su BMS esté conectado a su cargador y el cargador sea capaz de responder a los datos suministrados. Cuando cargue a temperaturas bajo cero, mantenga la corriente de carga entre el 5 y el 10 % de la capacidad de la batería.

¿Está bien dejar las baterías de litio en el frío?

Las baterías LFP son adecuadas para su uso en todas las condiciones climáticas, con temperaturas que oscilan entre -4 y 140 grados Fahrenheit. Los propietarios de autocaravanas, autocaravanas y energía solar fuera de la red que viven y viajan en lugares extremadamente fríos encontrarán que las baterías de litio son una excelente solución para obtener electricidad continua y estable. Todos los propietarios de baterías deben evitar las temperaturas frías, ya que pueden ser perjudiciales para la salud de la batería. Las bajas temperaturas pueden ser perjudiciales para la salud y la durabilidad de las baterías de plomo-ácido estándar. Las baterías de litio superan a las baterías de plomo-ácido a temperaturas más frías.

Cuanta más energía usa de una batería de plomo-ácido fría, más débil se vuelve. Cuando se utilizan baterías LFP, se calientan, disminuyendo la resistencia y aumentando el voltaje. Cuando se trata de actualizaciones o reemplazos de baterías para climas fríos, el litio es sin duda el claro ganador.

Sin embargo, hay una trampa. Cuando las baterías de iones de litio se mantienen a temperaturas bajo cero, las secciones de los elementos de la batería pueden fracturarse y separarse de los componentes circundantes, lo que limita la capacidad de almacenamiento de energía de la batería, según los investigadores del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del Departamento de Energía.

Yijin Liu de SLAC y su colega postdoctoral Jizhou Li descubrieron el hallazgo mientras investigaban el rendimiento del cátodo en climas fríos, el componente de la batería en el que fluyen los electrones mientras la batería está en funcionamiento. Mantener los cátodos a temperaturas por debajo de los cero grados centígrados provocó que las baterías perdieran hasta un 5 % más de capacidad después de 100 cargas que las baterías almacenadas a temperaturas más cálidas, según un estudio inicial.

Los investigadores utilizaron una combinación de herramientas de análisis de rayos X creadas en la fuente de luz de radiación de sincrotrón de Stanford de SLAC y técnicas de aprendizaje automático desarrolladas por Li en los últimos años para descubrir por qué. La combinación les permite discernir partículas de cátodo individuales, lo que les permite analizar miles de partículas a la vez en lugar de solo un puñado con solo sus ojos.

Según Liu, estos experimentos demostraron que las bajas temperaturas encogían las partículas parecidas a albóndigas dentro del cátodo, fracturándolas o agravando las fracturas existentes. Además, debido a que los diferentes materiales se expanden y contraen de manera diferente en reacción a los cambios de temperatura, el intenso frío separaba los cátodos de los materiales circundantes.

Los hallazgos, según Liu, apuntan a numerosas soluciones viables. Los científicos pueden superar el problema del desprendimiento investigando materiales de batería más sensibles a la temperatura. Debido a que todas las baterías se expanden y contraen a medida que se calientan y se enfrían, esto podría ayudar a mejorar el rendimiento de otras baterías. Al desarrollar varias formas de partículas dentro de una batería, incluidas partículas más suaves y menos parecidas a albóndigas, los investigadores pueden minimizar el agrietamiento y aumentar la capacidad de la batería de iones de litio a largo plazo.

Puede ser difícil al principio hacer estas cosas, pero una vez que te acostumbras a ellas, te acostumbras a las instrucciones anteriores.