La température de la batterie au lithium est trop élevée, plus de 45 ℃ Les batteries au lithium-ion sont de plus en plus largement utilisées dans la production et la vie des personnes, ce qui fait de leur environnement de température le principal point de préoccupation, relativement parlant, les batteries au lithium sont plus faciles à produire des problèmes de sécurité dans un environnement à haute température, il est donc nécessaire de tester les performances à haute température des batteries au lithium et de les comparer à leurs données de test à température normale. Lorsque la batterie lithium-ion est mal utilisée ou mal utilisée, comme une utilisation à haute température ou une défaillance du contrôle du chargeur, cela peut provoquer une violente réaction chimique à l'intérieur de la batterie, produisant beaucoup de chaleur, si la chaleur est trop tard pour se dissiper et s'accumulent rapidement à l'intérieur de la batterie, la batterie peut fuir, s'échapper, produire de la fumée et d'autres phénomènes, brûler gravement la batterie et exploser.

Les réactions chimiques qui se produisent dans les batteries à haute température comprennent principalement :

(1) Décomposition du film SEI : Le film protecteur est métastable, et la décomposition et le dégagement de chaleur se produisent à 90-120 °C.
(2) La réaction du lithium et de l'électrolyte intégrés : au-dessus de 120 °C, la membrane ne peut pas couper le le contact entre l'électrode négative et l'électrolyte, et le lithium intégré dans l'électrode négative et la réaction exothermique de l'électrolyte se produit.
(3) Décomposition de l'électrolyte : la décomposition se produit à une température supérieure à 200 °C et dégage de la chaleur.
(4) Décomposition du matériau actif positif : à l'état d'oxydation, le matériau positif se décomposera de manière exothermique et libérera de l'oxygène, ce qui entraînera une réaction exothermique avec l'électrolyte, ou le matériau positif réagira directement avec l'électrolyte.
(5) réaction exothermique entre le lithium incorporé et le liant fluorure.
L'effet de la température élevée sur les performances de la batterie cylindrique de 2 Ah (matériau d'électrode positive NCM, utilisant un liant PVdF, matériau d'électrode négative carbone, utilisant un liant CMC/SBR) a été étudié et les conditions des deux batteries à différentes températures élevées ont été comparées. :
Batterie B2 - premier cycle 2 fois à 60°C, puis cycle à 85°C

Batterie B3 - premier cycle 2 fois à 60°C, puis cycle à 120°C

Comme le montre la figure 4, après 26 cycles à 85 ℃, la perte de capacité de la batterie B2 est d'environ 7,5 % et l'impédance de la batterie augmente de 100 %. Après 25 cycles à 120°C, la batterie B3 perd environ 22% de sa capacité et augmente l'impédance de la batterie jusqu'à 1115%.

Le modèle présenté sur la figure 5 illustre les changements de l'électrode positive de la batterie à une température élevée de 120 ℃. À 120 ℃, une partie du liant positif PVdF a migré de la région de la partie 1 vers la surface de l'électrode positive, ce qui a entraîné une diminution de la teneur en liant dans la région de la partie 1, et le matériau actif NMC a diminué la capacité de réaction électrochimique en raison au manque de liant. Dans la région de la partie 2, cette partie est le corps principal de l'électrode positive, la teneur en liant est normale, la température élevée a peu d'effet et le matériau actif peut réagir normalement.

L'effet d'une température élevée sur l'électrode négative peut être observé en analysant la surface de l'électrode négative (Figure 6). FIGUE. La figure 6a montre l'état initial de l'électrode négative. Après un cyclage à 85 ℃, des phases électrolytiques solides communes apparaissent à la surface de l'électrode négative (figure 6b, la surface de l'électrode négative est recouverte de substances nouvellement générées, ce qui entraîne l'apparition de petites substances sphériques différentes de la morphologie initiale. SEI : Solide Interface électrolytique). Lorsque la température augmente à 120°C, davantage de SEI est généré (figure 6c, la surface négative est recouverte de plus de particules), et davantage d'ions lithium actifs sont consommés, ce qui entraîne une diminution de la capacité.

FIGUE. 6 Modifications morphologiques de la surface de l'électrode négative

L'effet de la température élevée sur la durée de vie de la batterie
La température de fonctionnement est trop élevée : d'une part, l'électrolyte de réduction anodique à faible potentiel pendant une longue période provoque la perte d'ions lithium actifs, entraînant une baisse des performances électrochimiques ; D'autre part, la température élevée entraîne une augmentation de la réaction secondaire de l'électrolyte de réduction de l'anode, et les produits inorganiques de la réaction se déposent sur la surface de l'anode, ce qui empêche le désimpactement des ions lithium et accélère le vieillissement de la batterie. . À haute température, la réaction secondaire de la batterie augmente, par exemple le film SEI sur la surface de l'électrode négative se décomposera, se cassera ou se dissoudra, etc., ce qui entraînera une consommation continue d'ions lithium pendant le cycle à haute température, et la capacité diminue rapidement.
Des études ont montré que lorsque la température de fonctionnement de la batterie dépasse 40 °C, la durée de vie de la batterie sera réduite de moitié pour chaque augmentation de 10 °C. Le bloc de batterie est étroitement disposé dans le compartiment de batterie du véhicule à énergie nouvelle, et l'accumulation de chaleur générée par la batterie unique provoque une différence de température à l'intérieur du bloc de batterie, ce qui entraîne des taux d'atténuation différents de la batterie unique, détruisant l'identité de la batterie. batterie et réduisant les performances de la batterie.
La température de la batterie est positivement corrélée au courant de charge et de décharge. Lorsque la charge et la décharge d'un faible courant sont effectuées, la température la plus élevée du bloc de batterie se trouve dans la position où l'échange thermique n'est pas facile à produire avec le monde extérieur ; lorsque la charge et la décharge d'un courant important ou la conception de la structure de l'oreille polaire sont déraisonnables, la température la plus élevée de la batterie se trouve dans l'oreille polaire.
Par conséquent, la conception rationnelle du système de refroidissement de la batterie en fonction des caractéristiques de la batterie de puissance et de l'environnement de travail peut non seulement améliorer les performances d'endurance du véhicule, mais également améliorer la sécurité et la fiabilité du véhicule.