1. Indvirkningen af lav batteritemperatur på batteriets afladningskapacitet
Kapacitet er en af de vigtigste parametre for litiumbatterier, og dens størrelse ændrer sig med temperaturen. De to kurver i figuren nedenfor er temperaturkapacitetskurver opnået ved at aflade batteriet ved 0,1 °C og 0,3 °C ved forskellige temperaturer.
Kapaciteten øges naturligvis gradvist, når temperaturen stiger. Kapaciteten ved -20 ℃ er kun omkring 60% af kapaciteten ved 15 ℃. Ud over kapaciteten vil batteriets tomgangsspænding også falde med stigende temperatur. Vi ved alle, at energien i batteriet er produktet af kapacitet og polspænding. Når begge multipla aftager, skal energien i batteriet være superpositionen af de to aftagende effekter.
Når batteritemperaturen er lav, falder aktiviteten af det positive elektrodemateriale, hvilket reducerer antallet af lithiumioner, der kan bevæge sig og bringe afladningsstrøm, hvilket er den grundlæggende årsag til faldet i kapacitet.
2. Indflydelsen af lav batteritemperatur på batteriets indre modstand
Forholdet mellem litiumbatteriets temperatur og modstand er vist i figuren nedenfor. Forskellige kurver repræsenterer forskellige opladningsniveauer for selve batteriet. I enhver opladningssituation vil batteriets indre modstand stige betydeligt, når temperaturen falder. Jo lavere opladningen er, desto større er den indre modstand, og denne tendens forbliver uændret med temperaturændringer.
Når batteritemperaturen er lav, forringes diffusionen og mobiliteten af ladede ioner i de positive og negative elektrodematerialer, og det er vanskeligt at passere gennem passiveringsfilmen mellem elektroden og elektrolytten. Overførselshastigheden i elektrolytten reduceres også, og der genereres en stor mængde varme under overførselsprocessen.
Efter at lithiumionerne når den negative elektrode, bliver diffusionen inde i det negative elektrodemateriale også ujævn. Gennem hele processen bliver bevægelsen af ladede ioner meget vanskelig. Udefra betyder det, at battericellens indre modstand er steget.
3. Indvirkningen af lav batteritemperatur på batteriets opladnings- og afladningseffektivitet
Følgende kurve viser kurven for opladningseffektiviteten, der ændrer sig med temperaturen. Vi kan observere, at opladningseffektiviteten ved -20 ℃ kun er 65% af den ved 15 ℃.
Lav batteritemperatur medfører ændringer i de ovennævnte elektrokemiske egenskaber, og den indre modstand stiger betydeligt. Under afladningsprocessen forbruges en stor mængde elektrisk energi på den indre modstand, hvilket genererer varme.
Lithiumbatteri med lav temperaturforvarmningsteknologi
Stillet over for restriktionerne for brugen af lithiumbatterier, når batteritemperaturen er lav, har teknikere fundet en modforanstaltning til opladning og forvarmning. Selvom det er en midlertidig foranstaltning, har det en betydelig effekt på at forbedre afladningskapaciteten og den lange levetid for lithiumbatterier.
Før opladning eller brug af litiumbatterier i et miljø med lav batteritemperatur, skal batteriet forvarmes. Måden batteristyringssystemet (BMS) opvarmer batteriet på, kan groft opdeles i to kategorier: ekstern opvarmning og intern opvarmning.
Sammenlignet med eksterne opvarmningsmetoder undgår intern opvarmning langvejsvarmeledning og dannelse af lokale hotspots tæt på varmeenheden. Som følge heraf kan intern opvarmning opvarme batteriet mere jævnt, hvilket resulterer i bedre opvarmning med højere effektivitet og er lettere at implementere.
