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Qu'est-ce que la technologie basse température des batteries Li-ion ? - Performance

26 Aug 2021

Qu'est-ce que la technologie basse température des batteries Li-ion ?

EverExceed a récemment introduit une nouvelle technologie de basse température Batterie au lithium fer phosphate Cette batterie peut être chargée même à des températures inférieures à 0 °C et même négatives. Dans une série de cinq articles techniques, nous décrirons en détail cette technologie révolutionnaire. Cet article est consacré aux performances de la batterie au lithium basse température.

Performance:

Pour batteries lithium-ion Qu'il s'agisse de normes nationales ou d'entreprise, la température de décharge minimale est strictement limitée à -20 °C. Concernant la température de charge, la norme spécifie non seulement une température minimale, comme pour la décharge, mais stipule également clairement que la charge ne peut être effectuée qu'à faible vitesse à basse température et ne peut pas atteindre sa pleine capacité (par exemple, entre 0 et 15 °C, la charge ne peut se faire qu'à 0,2 C, et la tension maximale est de 4,0 V), afin d'éviter tout risque de surchauffe pour l'utilisateur. Dès lors, la question se pose : les utilisateurs recherchent avant tout une batterie performante à hautes et basses températures. Pourquoi, dès lors, les fabricants de batteries au lithium imposent-ils des restrictions aussi strictes ?

Commençons par examiner les performances des batteries lithium-ion à basse température. À courant de décharge égal, plus la température extérieure est basse, plus la tension de décharge est faible. Comme illustré dans la figure ci-dessous :

On constate sur la figure que lorsque la température diminue, la tension de décharge de la batterie diminue également fortement. Par conséquent, la batterie atteint plus rapidement la tension de coupure de décharge à basse température, ce qui explique que sa capacité de décharge soit nettement inférieure à celle à température ambiante. Il convient de préciser que la capacité d'une batterie lithium-ion à basse température ne disparaît pas, mais elle ne peut être complètement déchargée dans la plage de tension normale (≥ 3,0 V). Si la tension de coupure de décharge pouvait être encore augmentée, la capacité restante pourrait être utilisée. Cependant, une tension aussi basse ne permet pas le fonctionnement normal des appareils électriques ; c'est pourquoi la limite inférieure de tension (< 2,5 V) est généralement considérée comme peu pertinente.

Comparativement à la décharge à basse température, les performances de la charge à basse température des batteries lithium-ion sont moins satisfaisantes. Premièrement, la charge à basse température atteint rapidement le stade de tension constante, ce qui réduit la capacité de charge et augmente le temps de charge, comme illustré dans la figure ci-dessous :

De plus, lors de la charge d'une batterie lithium-ion à basse température, les ions lithium peuvent ne pas s'incorporer correctement à l'anode en graphite. Il se forme alors des dendrites de lithium qui précipitent à la surface de l'anode et forment des dendrites de lithium métallique. Cette réaction consomme les ions lithium présents dans la batterie, réduisant ainsi considérablement sa capacité et limitant les cycles de charge/décharge. Les dendrites de lithium métallique détachées peuvent également perforer la membrane, compromettant ainsi la sécurité. Les images illustrant l'évolution du lithium à la surface de l'électrode négative d'une batterie lithium-ion après une charge à basse température sont présentées ci-dessous :

La capacité de décharge à basse température d'une batterie Li-ion diminue, mais elle peut être récupérée après une charge et une décharge à température ambiante, ce qui constitue une perte de capacité réversible ; en revanche, une charge à basse température provoque une précipitation du lithium, ce qui représente une perte de capacité permanente.

En raison des risques accrus de dégagement de lithium liés à la charge à basse température, le contrôle de la charge à basse température des batteries lithium-ion est plus strict que celui de la décharge à basse température. Actuellement, de nombreux fabricants de batteries décrivent les conditions de charge des batteries lithium-ion comme une « charge par paliers ». Voici un exemple :

température de charge	courant de charge	Tension limite supérieure
0 ℃ ~10 ℃	0,2°C	4,0 V
10 ℃ ~20 ℃	0,5°C	4,35 V
20 ℃ ~45 ℃	1,0 °C	4,35 V

Bien que la description ci-dessus de la charge par paliers puisse paraître un peu complexe pour les clients, il s'agit d'une méthode couramment utilisée par les fabricants de batteries pour éviter la précipitation du lithium lors de la charge à basse température.

Il est temps de résumer. En raison du plateau de tension plus bas des batteries lithium-ion lors de la décharge à basse température, leur capacité de décharge est considérablement réduite. Cependant, cette perte est automatiquement compensée par les cycles de charge et de décharge à température normale ; il s'agit d'une perte réversible. En revanche, lors de la charge à basse température, une température trop basse ou une vitesse de charge trop élevée entraînent la formation irréversible de dendrites de lithium et une perte de capacité irréversible, ce qui compromet la sécurité de la batterie.

Conclusion:

Pour répondre aux exigences des pays froids où vous avez besoin de fiabilité solution de stockage d'énergie Pour les applications extérieures, les ingénieurs recherche et développement d'EverExceed ont longtemps travaillé à la mise au point d'une solution adaptée, aboutissant ainsi à cette nouvelle technologie. Pour vos solutions de stockage d'énergie à basse température, choisissez EverExceed : la fiabilité est garantie.

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