Effets négatifs des températures élevées sur Batteries au lithium

Les températures élevées ont des effets profonds et irréversibles sur les batteries au lithium. Les principaux problèmes sont les suivants :

1. Diminution des capacités et réduction de la durée de vie (impact le plus fréquent)

Mécanisme : Les températures élevées accélèrent les réactions secondaires au sein du système électrochimique de la batterie, telles que la décomposition de l’électrolyte et la réaction des ions lithium actifs avec l’électrolyte pour former une couche d’interface électrolyte solide (SEI). La croissance continue de cette couche SEI consomme de manière irréversible le lithium actif et l’électrolyte, entraînant une perte de capacité permanente.

Symptôme : Diminution notable de l’autonomie de la batterie. Après une charge complète, la durée d’utilisation diminue. En règle générale, pour chaque augmentation de 10 °C de la température de fonctionnement moyenne, la durée de vie de la batterie peut être réduite de moitié.

2. Dégradation des performances

Mécanisme : Augmentation de la résistance interne. Si une température élevée peut temporairement réduire la résistance interne et améliorer légèrement les performances de décharge, une exposition prolongée accélère la croissance de l’interface électrolyte solide (SEI), entraînant une augmentation permanente de la résistance interne.

Manifestations : Fluctuations de tension plus importantes lors de la charge/décharge, puissance de sortie plus faible — par exemple, un véhicule électrique avec une accélération réduite ou un smartphone subissant des ralentissements pendant les jeux.

3. Risques pour la sécurité (Impact le plus grave)

Mécanisme : Les températures élevées peuvent déclencher un emballement thermique — une boucle de rétroaction auto-accélératrice vicieuse :

• La température élevée décompose les couches SEI, libérant de la chaleur.
• La chaleur augmente encore la température de la cellule, provoquant un rétrécissement/une fusion du séparateur, ce qui entraîne des courts-circuits internes.
• Les matériaux de l'électrolyte et de la cathode se décomposent sous l'effet de la chaleur, libérant ainsi davantage de chaleur et de gaz inflammables.
• En fin de compte, cela peut provoquer un incendie ou une explosion.

Manifestations : gonflement, émission de fumée, incendie.

Solutions et stratégies d'atténuation

Relever les défis posés par les hautes températures exige des efforts combinés en matière de conception des cellules, de gestion des systèmes et de pratiques des utilisateurs finaux.

1. Conception des cellules et niveau des matériaux (sous la direction des fabricants)

Matériaux résistants aux hautes températures : privilégier des formulations chimiques plus sûres et plus stables, telles que le LiFePO₄ (LFP), qui offre intrinsèquement une stabilité thermique supérieure au NMC. Utiliser des séparateurs à revêtement céramique à haute tolérance thermique et des additifs électrolytiques ignifuges.

Conception structurelle optimisée : des techniques telles que les procédés d’empilement, les surfaces d’électrodes plus importantes et les conceptions de languettes optimisées réduisent la résistance interne et la génération de chaleur.

2. Conception du système et niveau BMS (sous la direction des fabricants de produits)

C’est là le cœur même de la garantie de sécurité des batteries, et EverExceed fournit des systèmes de gestion de batteries (BMS) avancés pour répondre à ces exigences.

Surveillance de la température : Plusieurs capteurs sont stratégiquement placés à l’intérieur de l’emballage pour une surveillance thermique en temps réel.

Solutions de gestion thermique :

Refroidissement passif par air : Refroidissement par convection naturelle ou par ventilateur, économique pour les applications à petite échelle.

Refroidissement liquide actif : circulation d’un fluide de refroidissement dans une tuyauterie interne pour une dissipation thermique efficace – la solution courante pour les véhicules électriques et les applications à haute puissance.

Refroidissement direct par fluide frigorigène : Utilisation du fluide frigorigène provenant du système de climatisation pour une efficacité de refroidissement maximale.

Contrôle intelligent de la charge/décharge : le système de gestion de batterie EverExceed ajuste intelligemment la puissance de charge et de décharge en fonction de la température des cellules. Par exemple, la charge ralentit ou s’interrompt en cas de températures élevées jusqu’à ce que les conditions optimales soient rétablies.

✅ Conclusion

Les températures élevées accélèrent la dégradation des batteries au lithium, réduisent leur capacité et augmentent considérablement les risques pour la sécurité. Les solutions nécessitent une approche systémique.

Pour les fabricants de batteries : Innovation en matière de matériaux et de conception pour améliorer la résistance thermique.

Pour les intégrateurs de systèmes : Mise en œuvre de systèmes de gestion technique du bâtiment (GTB) avancés et de solutions de gestion thermique efficaces telles que le refroidissement liquide.

Pour les utilisateurs finaux : il est important de savoir que les batteries au lithium sont « sensibles à la chaleur », d’éviter une exposition prolongée à des températures élevées et d’adopter de bonnes habitudes d’utilisation.

EverExceed, forte de plusieurs décennies d'expérience dans batteries au lithium et solutions de stockage d'énergie Nous proposons des technologies LiFePO₄ haute sécurité, des systèmes de gestion technique du bâtiment (GTB) intelligents et des systèmes de refroidissement de pointe. Nos solutions garantissent la fiabilité, la sécurité et la longévité des systèmes de stockage d'énergie pour les télécommunications, les centres de données, les véhicules électriques et l'industrie, même dans des environnements à haute température.