สภาพแวดล้อมที่ใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ก็มีความสำคัญอย่างยิ่งต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่ หนึ่งในปัจจัยสำคัญคืออุณหภูมิแวดล้อม อุณหภูมิแวดล้อมที่ต่ำหรือสูงเกินไปอาจส่งผลต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ ในการใช้งานแบตเตอรี่พลังงานและการใช้งานที่อุณหภูมิเป็นปัจจัยสำคัญ จำเป็นต้องมีการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่

สาเหตุของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิภายในของชุดแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์

สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ความร้อนภายในที่เกิดขึ้น ได้แก่ ความร้อนจากปฏิกิริยา ความร้อนจากโพลาไรเซชัน และความร้อนจากจูล หนึ่งในสาเหตุหลักของการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์คือการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่เกิดจากความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ นอกจากนี้ เนื่องจากความหนาแน่นของตัวเซลล์ที่ได้รับความร้อน ทำให้บริเวณตรงกลางสะสมความร้อนได้มากขึ้น ในขณะที่บริเวณขอบมีความร้อนน้อยลง ส่งผลให้เกิดความไม่สมดุลของอุณหภูมิระหว่างเซลล์แต่ละเซลล์ในแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์

วิธีการควบคุมอุณหภูมิแบตเตอรี่โพลิเมอร์ลิเธียม

1. การปรับภายใน

เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิจะถูกวางไว้ในตำแหน่งที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิมากที่สุดและเป็นตัวแทนมากที่สุด โดยเฉพาะอุณหภูมิสูงสุดและต่ำสุด รวมถึงบริเวณศูนย์กลางของแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ที่มีการสะสมความร้อนที่ทรงพลังยิ่งขึ้น

1. กฎระเบียบภายนอก

การควบคุมความเย็น: ในปัจจุบัน เมื่อพิจารณาถึงความซับซ้อนของโครงสร้างการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ แบตเตอรี่ส่วนใหญ่จึงใช้โครงสร้างที่เรียบง่ายคือระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ และเมื่อพิจารณาถึงความสม่ำเสมอของการกระจายความร้อน แบตเตอรี่ส่วนใหญ่จึงใช้ระบบระบายอากาศแบบขนาน

1. การควบคุมอุณหภูมิ: โครงสร้างการให้ความร้อนที่ง่ายที่สุดคือการเพิ่มแผ่นความร้อนที่ด้านบนและด้านล่างของแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์เพื่อให้เกิดการให้ความร้อน มีสายความร้อนก่อนและหลังแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์แต่ละก้อนหรือใช้ฟิล์มความร้อนพันรอบแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์เพื่อให้ความร้อน

สาเหตุหลักของการลดลงของความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ที่อุณหภูมิต่ำ

1. การนำอิเล็กโทรไลต์ไม่ดี การเปียกและ/หรือการซึมผ่านของไดอะแฟรมไม่ดี การเคลื่อนตัวของไอออนลิเธียมช้าลง อัตราการถ่ายโอนประจุที่อินเทอร์เฟซอิเล็กโทรด/อิเล็กโทรไลต์ช้าลง เป็นต้น

2. นอกจากนี้ ความต้านทานของเมมเบรน SEI จะเพิ่มขึ้นที่อุณหภูมิต่ำ ทำให้อัตราการไหลผ่านของลิเธียมไอออนระหว่างขั้วไฟฟ้ากับอิเล็กโทรไลต์ช้าลง เหตุผลหนึ่งที่ทำให้ความต้านทานของฟิล์ม SEI เพิ่มขึ้นคือ ลิเธียมไอออนหลุดออกจากขั้วลบได้ง่ายขึ้นที่อุณหภูมิต่ำ และฝังตัวได้ยากขึ้น

3. เมื่อมีการชาร์จ ลิเธียมโลหะจะปรากฏขึ้นและทำปฏิกิริยากับอิเล็กโทรไลต์เพื่อสร้างฟิล์ม SEI ใหม่เพื่อคลุมฟิล์ม SEI เดิม ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานของแบตเตอรี่ ส่งผลให้ความจุของแบตเตอรี่ลดลง

อุณหภูมิต่ำต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์

1. อุณหภูมิต่ำต่อประสิทธิภาพการชาร์จและการคายประจุ

เมื่ออุณหภูมิลดลง แรงดันการคายประจุเฉลี่ยและความสามารถในการคายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์จะลดลง โดยเฉพาะเมื่ออุณหภูมิอยู่ที่ -20℃ ซึ่งจะทำให้ความสามารถในการคายประจุแบตเตอรี่และแรงดันไฟฟ้าคายประจุเฉลี่ยลดลงเร็วขึ้น

2. อุณหภูมิต่ำต่อประสิทธิภาพการทำงานของรอบ

ความจุของแบตเตอรี่จะเสื่อมเร็วขึ้นที่อุณหภูมิ -10℃ และความจุจะเหลือเพียง 59mAh/g หลังจาก 100 รอบ โดยความจุจะลดลง 47.8% แบตเตอรี่ที่คายประจุที่อุณหภูมิต่ำจะถูกทดสอบการชาร์จและการคายประจุที่อุณหภูมิห้อง และตรวจสอบประสิทธิภาพการคืนความจุในช่วงเวลาดังกล่าว ความจุของแบตเตอรี่จะกลับคืนสู่ระดับ 70.8mAh/g โดยมีการสูญเสียความจุ 68% ซึ่งแสดงให้เห็นว่ารอบอุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่มีผลต่อการคืนความจุของแบตเตอรี่มากกว่า

3. ผลกระทบจากอุณหภูมิต่ำต่อประสิทธิภาพด้านความปลอดภัย

การชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์คือกระบวนการที่ลิเธียมไอออนหลุดออกจากขั้วบวกผ่านการเคลื่อนย้ายของอิเล็กโทรไลต์ที่ฝังอยู่ในวัสดุลบ ลิเธียมไอออนจะเคลื่อนที่ไปยังขั้วลบโดยอะตอมคาร์บอน 6 อะตอมจับลิเธียมไอออนไว้ ที่อุณหภูมิต่ำ ปฏิกิริยาเคมีจะลดลง ในขณะที่การเคลื่อนย้ายของลิเธียมไอออนจะช้าลง ลิเธียมไอออนบนพื้นผิวของขั้วลบที่ไม่ได้ฝังอยู่ในขั้วลบจะถูกทำให้กลายเป็นโลหะลิเธียม และเกิดการตกตะกอนบนพื้นผิวของขั้วลบจนเกิดเป็นเดนไดรต์ลิเธียม ซึ่งสามารถเจาะไดอะแฟรมได้ง่าย ทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรในแบตเตอรี่ ซึ่งอาจทำให้แบตเตอรี่เสียหายและเกิดอุบัติเหตุด้านความปลอดภัยได้

สุดท้ายนี้ เราขอเตือนคุณว่าไม่ควรชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ในฤดูหนาวที่อุณหภูมิต่ำ เนื่องจากอุณหภูมิต่ำ ไอออนลิเธียมที่ซ้อนอยู่บนขั้วลบจะก่อให้เกิดผลึกไอออนที่เจาะผ่านไดอะแฟรมโดยตรง ซึ่งโดยทั่วไปจะทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรขนาดเล็กซึ่งส่งผลกระทบต่ออายุการใช้งานและประสิทธิภาพการทำงาน และอาจทำให้เกิดการระเบิดโดยตรงอย่างรุนแรง ดังนั้น บางคนจึงคิดว่าการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ในฤดูหนาวไม่สามารถชาร์จได้ เนื่องจากระบบจัดการแบตเตอรี่มีข้อจำกัดในการปกป้องผลิตภัณฑ์