Kerneprincipper: Tre udfordringer ved litium-ion-batterier ved lave temperaturer<\/h3>\n\n\n\n
Udfordring 1: Elektrolyt-"frysning", blokering af transportkanaler<\/p>\n\n\n\n
Elektrolytten er "transportkanalen" for lithiumioner, svarende til "blodkarrene" i et lithiumbatteri. Dens fluiditet bestemmer direkte lithiumionernes migrationshastighed. Elektrolyttens viskositet stiger kraftigt, n\u00e5r temperaturen falder - ligesom vand fortykker og fryser, n\u00e5r det er koldt. Ved lave temperaturer bliver elektrolytten visk\u00f8s og st\u00f8rkner endda delvist, hvilket reducerer ionledningshastigheden betydeligt og i nogle tilf\u00e6lde "blokerer" kanalerne fuldst\u00e6ndigt.<\/p>\n\n\n\n
Det er som en bred, glat vej, der pludselig bliver til en mudret sti; "transport\u00f8rerne" (lithiumioner) har sv\u00e6rt ved at bev\u00e6ge sig, deres effektivitet reduceres kraftigt, og batteriets energiproduktion falder naturligt.<\/p>\n\n\n\n
Udfordring 2: Litiumioner bliver dovne, ind- og udgang fra transferstationer bliver vanskelig<\/p>\n\n\n\n
De positive og negative elektroder i et lithiumbatteri fungerer som "overf\u00f8ringsstationer" for lithiumioner. Under opladning skal lithiumioner indlejres i den negative elektrode, og under afladning skal de tr\u00e6kkes ud fra den negative elektrode. Denne proces kr\u00e6ver overvindelse af en vis "modstand", som almindeligvis omtales som "ladningsoverf\u00f8ringsimpedans". If\u00f8lge Arrhenius-ligningen er den kemiske reaktionshastighed langsommere, jo lavere temperaturen er, og desto lavere er effektiviteten af lithium-ion-inds\u00e6ttelse og -udtr\u00e6kning, hvilket resulterer i en betydelig stigning i ladningsoverf\u00f8ringsimpedansen. Kort sagt g\u00f8r lave temperaturer lithiumioner "dovne"; selvom kanalerne ikke er fuldst\u00e6ndig blokerede, er de uvillige til at anstrenge sig for at komme ind i eller forlade "overf\u00f8ringsstationen", hvilket f\u00e5r nogle lithiumioner til at v\u00e6re ude af stand til at deltage i energioverf\u00f8rslen, hvilket reducerer batteriets kapacitet.<\/p>\n\n\n\n
Udfordring 3: SEI-filmen "fortykkes", og "farlige dendritter" kan vokse.<\/p>\n\n\n\n
Under den f\u00f8rste opladning af et lithiumbatteri dannes en tynd, fast elektrolyt-interfasefilm (SEI) p\u00e5 overfladen af den negative elektrode. Den fungerer som et "beskyttende skjold", der forhindrer elektrolytten i at reagere med den negative elektrode, samtidig med at den tillader lithiumioner at passere gnidningsl\u00f8st igennem, hvilket er afg\u00f8rende for batteriets levetid. Lave temperaturer kan dog beskadige dette "beskyttende skjold": p\u00e5 den ene side reducerer lave temperaturer stabiliteten af SEI-filmen, hvilket f\u00e5r nogle komponenter til at g\u00e5 i stykker og \u00f8ger modstanden mod passage af lithiumioner; p\u00e5 den anden side kan den hastighed, hvormed lithiumioner indlejres i den negative elektrode, under lavtemperaturopladning ikke f\u00f8lge med aflejringshastigheden, og overskydende lithiumioner vil udf\u00e6lde metallisk lithium p\u00e5 overfladen af den negative elektrode og danne "lithiumdendritter". Samtidig vil produkterne fra reaktionen mellem lithium og elektrolytten aflejres p\u00e5 SEI-filmen, hvilket g\u00f8r filmen tykkere og yderligere hindrer transport af lithiumioner. Endnu farligere er det, at lithiumdendritter vil forts\u00e6tte med at vokse, og n\u00e5r de f\u00f8rst gennemborer SEI-filmen og batteriseparatoren, vil det for\u00e5rsage en direkte kortslutning mellem de positive og negative elektroder, hvilket f\u00f8rer til overophedning af batteriet, udbuling og endda forbr\u00e6nding eller eksplosion. Dette er den prim\u00e6re \u00e5rsag til sikkerhedsfarerne ved lavtemperaturopladning. Desuden er fortykkelsen af SEI-filmen irreversibel. Langvarig brug i milj\u00f8er med lav temperatur vil forkorte batteriets levetid betydeligt - et batteri, der oprindeligt kunne cykle 1000 gange, kan kun cykle omkring 500 gange ved langvarig brug ved lav temperatur og dermed g\u00e5 ind i sin "\u00e6ldningsperiode" for tidligt.\u201c<\/p>\n\n\n\n Mange mennesker bekymrer sig om, at hurtig batteriafladning om vinteren kan beskadige batteriet permanent. Der er ingen grund til at g\u00e5 i panik. Nedbrydning af litiumbatterier for\u00e5rsaget af lav temperatur falder i to kategorier: reversibel nedbrydning og irreversibel nedbrydning, som er v\u00e6sentligt forskellige.<\/p>\n\n\n\n Reversibel nedbrydning er den mest almindelige type, prim\u00e6rt for\u00e5rsaget af lave temperaturer, der \u00f8ger elektrolyttens viskositet, bremser lithium-ionernes migration og \u00f8ger ladningsoverf\u00f8rselsmodstanden. Denne type nedbrydning er som "dvale"; blot at flytte batteriet til stuetemperatur (20-25 \u2103) og lade det st\u00e5 i et stykke tid, giver elektrolytten mulighed for at genvinde sin flydeevne, lithium-ioner genvinder deres aktivitet, og batteriets kapacitet og ydeevne vender stort set tilbage til normale niveauer uden at p\u00e5virke batteriets levetid.<\/p>\n\n\n\n Irreversibel nedbrydning skyldes derimod hovedsageligt langvarig opladning og afladning ved lav temperatur, hvilket f\u00f8rer til overdreven fortykkelse af SEI-filmen, v\u00e6kst af litiumdendriter eller irreversibel nedbrydning af elektrolytten. Denne type nedbrydning er permanent, ligesom at batteriet bliver "skadet". Selv efter at det er vendt tilbage til stuetemperatur, kan kapaciteten ikke genoprettes fuldt ud, og over tid accelererer det batteriets \u00e6ldning.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" In winter, one of the biggest headaches for new energy vehicle owners is the reduced range after a full charge; outdoor energy storage devices struggle to even guarantee basic power supply. This isn’t battery “aging” or a quality issue, but rather a “normal reaction” of lithium batteries in low-temperature environments\u2014low temperatures directly lead to capacity […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":2788,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-2787","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-news"],"yoast_head":"\n<\/figure>\n\n\n\n
N\u00f8gleforskel: Nedbrydning ved lav temperatur \u2013 reversibel eller irreversibel?<\/h3>\n\n\n\n