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Lithium-Ionen-Batterien haben eine hohe Betriebsspannung (3-mal höher als NiMH- und NiCd-Batterien), eine hohe spezifische Energie (bis zu 165Wh/kg, 3-mal höher als NiMH-Batterien), eine kleine Größe, ein geringes Gewicht, eine lange Zykluslebensdauer, eine geringe Selbstentladung, keinen Memory-Effekt, keine Verschmutzung und viele andere Vorteile, in der neuen Energieindustrie werden Lithium-Eisenphosphat-Batterien bevorzugt. Batterie-Zyklus Lebensdauer kann etwa 3000-mal, Entladung Stabilität zu erreichen, ist weit verbreitet in Power-Batterien und Energiespeicherung und anderen Bereichen eingesetzt. Die Geschwindigkeit seiner Förderung sowie die Breite und Tiefe seiner Anwendung sind jedoch nicht zufriedenstellend. Neben dem Preis und der Chargenkonsistenz, die durch das Batteriematerial selbst verursacht werden, die Faktoren, die seine schnelle Förderung behindern, ist auch seine Temperaturleistung ein wichtiger Faktor. Dieser Artikel untersucht den Einfluss der Temperatur auf die Leistung von Lithium-Eisenphosphat-Batterien sowie die Lade- und Entladebedingungen des Batteriepacks bei hohen und niedrigen Temperaturen.
Aus der Lebensdauer der bei Raumtemperatur getesteten Batterie ist ersichtlich, dass die Lithiumeisenphosphatbatterie einen langen Lebensdauervorteil hat. Gegenwärtig werden 3314 Zyklen erreicht, und die Kapazitätsbeibehaltungsrate beträgt immer noch 90%, und das Lebensende von 80% kann etwa das 4000-fache betragen.
1.Monomerzirkulation
Es wurde fertiggestellt: 3314cyc mit einer Kapazitätsbeibehaltungsrate von 90%.
Beeinflusst von der Verarbeitungstechnologie der Zelle und dem Gruppierungsprozess des Moduls hat sich nach Abschluss des PACK die Inkonsistenz der Batterie gebildet. Je ausgefeilter der Prozess ist, desto geringer ist der Innenwiderstand der Gruppe und desto geringer ist der Unterschied zwischen den Zellen. Die Lebensdauer der folgenden Module sind die Basisdaten, die die meisten Lithiumeisenphosphate derzeit erzielen können, sodass das BMS während des Verwendungsprozesses regelmäßig auf dem Akkupack ausgeglichen werden muss, um den Unterschied zwischen den Zellen zu verringern und zu verlängern die Lebensdauer.
2.Modulzyklus
Es wurde abgeschlossen: 2834cyc mit einer Kapazitätsbeibehaltungsrate von 67,26%.
Hohe Temperaturbedingungen beschleunigen die Alterung des Akkus.
1. Monomer Lade/Entladekurve
2. Hochtemperaturzyklus
Der Hochtemperaturzyklus wird bei 1100 Zyklen abgeschlossen und die Kapazitätsbeibehaltungsrate beträgt 73,8%.
Die Entladekapazität der Batterie bei Temperaturen von 0 bis -20℃ entsprach 88,05 %, 65,52 % bzw. 38,88 % der Kapazität bei einer Temperatur von 25℃; die durchschnittliche Entladespannung betrug der Reihe nach 3,134, 2,963 V und 2,788 V, wobei die durchschnittliche Entladespannung bei -20℃ um 0,431 V niedriger war als bei 25℃. Aus der obigen Analyse ist ersichtlich, dass mit abnehmender Temperatur die durchschnittliche Entladespannung und die Entladekapazität von Lithium-Ionen-Batterien abnehmen, insbesondere wenn die Temperatur -20℃ beträgt, die Entladekapazität und die durchschnittliche Entladespannung der Batterie abnehmen schneller.
Abbildung 1 Entladungskurve des LiFePO4-Akkus bei verschiedenen Temperaturen
Aus elektrochemischer Sicht analysiert, ändern sich der Lösungswiderstand und der SEI-Membranwiderstand über den gesamten Temperaturbereich kaum und haben einen geringen Einfluss auf die Tieftemperaturleistung der Batterie; der Ladungstransferwiderstand steigt mit abnehmender Temperatur deutlich an, und die Änderungen mit der Temperatur über den gesamten Temperaturbereich sind deutlich größer als der Lösungswiderstand und der SEI-Membranwiderstand. Dies liegt daran, dass mit sinkender Temperatur die Ionenleitfähigkeit des Elektrolyten abnimmt und der SEI-Membranwiderstand und der elektrochemische Reaktionswiderstand zunehmen, was zu einem Anstieg der ohmschen Polarisation, der dichten Polarisation und der elektrochemischen Polarisation bei niedriger Temperatur führt, was sich in der Entladekurve der Batterie widerspiegelt, da sowohl die durchschnittliche Spannung als auch die Entladekapazität mit der Temperatur abnehmen.
Abbildung 2 Nach 5-maligem Laden und Entladen des Akkus bei niedriger Temperatur
Aus Abbildung 2 ist ersichtlich, dass nach 5-maligem Zyklieren bei -20℃ und weiterem Zyklieren bei 25℃ die Kapazität und die Entladerate der Batterie reduziert wurden. ies liegt daran, dass mit abnehmender Temperatur die Ionenleitfähigkeit des Elektrolyten abnimmt und die ohmsche Polarisation, die dichte Polarisation und die elektrochemische Polarisation während des Ladens bei niedrigen Temperaturen zunimmt, was zur Abscheidung von Lithiummetall und zur Zersetzung des Elektrolyten führt. Dies führt schließlich zur Verdickung des SEI-Films auf der Elektrodenoberfläche und zu einer Erhöhung des SEI-Filmwiderstands, was sich in der Entladekurve als Abnahme der Entladerate und der Entladekapazität äußert.
1.Der Einfluss niedriger Temperaturen auf die Zyklusleistung
Abbildung 3 0,5C-Rate-Zykluszykluskurve einer Lithium-Ionen-Batterie bei Raumtemperatur
Abbildung 4 Zykluskurve der 0,5C-Rate der Lithium-Ionen-Batterie bei -10℃
Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass die Kapazität der Batterie in einer Umgebung von -10℃. schnell abnimmt. Nach 100 Zyklen beträgt die Kapazität nur 59 mAh / g und die Kapazität nimmt um 47,8% ab. Der Akku, der bei niedriger Temperatur entladen wurde, wird für den Lade-/Entladetest auf Normaltemperatur gebracht, um seine Kapazitätswiederherstellungsleistung zu untersuchen. Die Kapazität wurde auf 70,8 mAh / g mit einem Kapazitätsverlust von 68% wiederhergestellt. Es ist ersichtlich, dass der Niedertemperaturzyklus der Batterie einen größeren Einfluss auf die Wiederherstellung der Batteriekapazität hat.
2. Der Einfluss niedriger Temperaturen auf die Sicherheitsleistung
Das Laden von Lithium-Ionen-Batterien ist ein Prozess, bei dem Lithiumionen durch die Elektrolytmigration aus der positiven Elektrode extrahiert und in das negative Elektrodenmaterial eingeführt werden. Lithiumionen polymerisieren zur negativen Elektrode und sechs Kohlenstoffatome fangen ein Lithiumion ein. Bei niedrigen Temperaturen nimmt die chemische Reaktionsaktivität ab und die Migration von Lithiumionen verlangsamt sich. Die Lithiumionen auf der Oberfläche der negativen Elektrode wurden nicht in die negative Elektrode eingeführt und zu metallischem Lithium reduziert und auf der Oberfläche der negativen Elektrode ausgefällt, um Lithiumdendriten zu bilden, die leicht zu durchstechen sind. Die Membran verursacht einen Kurzschluss in der Batterie, der die Batterie beschädigt und einen Sicherheitsunfall verursacht.
Aus den obigen Daten kann geschlossen werden, dass Lithiumeisenphosphatbatterien(lifepo4 akku) stark von der Temperatur beeinflusst werden. In der Anwendung von Power-Batterie-Anwendungen und Temperatur Auswirkungen der Anwendung Umwelt, die Notwendigkeit für thermische Management der Batterie (Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung, etc.), um die Effizienz der Batterie zu verbessern und die Lebensdauer des Batterie-Systems zu verlängern.
1. Qualität der Rohstoffe: vor allem Lithium-Eisen-Phosphat-Materialien sind neu, seine Fertigungsanlagen, synthetische Prozesse sind nicht sicher und ausgereift, die Qualität ist anfällig für Schwankungen, was in Batterie Produkt Konsistenz betroffen ist.
2. Produktionsumgebung: LiFePO4 Akku ist ein Hightech-Produkt mit vielen chemischen Rohstoffen und komplizierten Prozessen. Die Produktionsumgebung stellt hohe Anforderungen an Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Staub usw. Wenn keine Kontrolle der Produktionsumgebung vorhanden ist, schwankt die Batteriequalität.
3. Herstellungsausrüstung: Je weniger manuelle Bestandteile im Produktionsprozess vorhanden sind und je höher der Automatisierungsgrad der Ausrüstung ist, desto besser ist die Konsistenz der Lithium-Eisen-Phosphat-batterien（LiFePO4 Akku）.
Bei Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien kann eine Überentladung und Überladung die Kapazität der Batterie beeinträchtigen. Der korrekte Umgang mit Lithiumbatterien besteht darin, vor dem Aufbrauchen der Leistung zu laden, ein Aufladen nach dem Aufbrauchen der Leistung zu vermeiden und eine Überladung zu vermeiden. Die beste Einsatztemperatur für Lithiumbatterien ist 0 bis 35 Grad Celsius. Eine Umgebung mit niedrigen Temperaturen verringert die Aktivität der Lithium-Ionen, die Entladekapazität des Akkus wird schwächer, und die Nutzungsdauer verkürzt sich. Wenn sich die Lithiumbatterie für kurze Zeit in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen befindet, ist diese Beschädigung nur vorübergehend und schadet der Batteriekapazität nicht. Wenn die Temperatur ansteigt, erholt sich die Leistung.
Wenn die Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie（LiFePO4 Akku） jedoch über einen längeren Zeitraum in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen arbeitet und lädt und entlädt, kommt es an der Oberfläche der Batterieanode zur Ausfällung von Lithiummetall, ein Prozess, der irreversibel ist und die Batteriekapazität dauerhaft schädigt.
Bei Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien kann eine Überentladung und Überladung die Kapazität der Batterie beeinträchtigen. Der korrekte Umgang mit Lithiumbatterien besteht darin, vor dem Aufbrauchen der Leistung zu laden, ein Aufladen nach dem Aufbrauchen der Leistung zu vermeiden und eine Überladung zu vermeiden. Die beste Einsatztemperatur für Lithiumbatterien ist 0 bis 35 Grad Celsius. Eine Umgebung mit niedrigen Temperaturen verringert die Aktivität der Lithium-Ionen, die Entladekapazität des Akkus wird schwächer, und die Nutzungsdauer verkürzt sich. Wenn sich die Lithiumbatterie für kurze Zeit in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen befindet, ist diese Beschädigung nur vorübergehend und schadet der Batteriekapazität nicht. Wenn die Temperatur ansteigt, erholt sich die Leistung.
Wenn die Lithium-Eisenphosphat-Batterie（LiFePO4 Akku） jedoch über einen längeren Zeitraum in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen arbeitet und lädt und entlädt, kommt es an der Oberfläche der Batterieanode zur Ausfällung von Lithiummetall, ein Prozess, der irreversibel ist und die Batteriekapazität dauerhaft schädigt.
Hinweis: Dieser Artikel ist dem Internet entnommen und muss bei Verstößen gelöscht werden.
Wie verhält sich eine Creabest Batterie beim Laden unter 0°C ? Schaltet das BMS rechtzeitig ab, um eine Beschädigung der LiFePO4 Batterie zu vermeiden ?
Ohne Abschaltung, was technisch mit BMS kein Problem darstellt, macht eine Anwendung im Wohnmobil keinen Sinn.
Lieber Leser,
Ich arbeite gerade an meiner W-Seminararbeit im Rahmen des Abiturs und habe vor diesen Artikel als Quelle heranzuführen. Deswegen wollte ich fragen ob die in diesem Artikel gezeigten Daten selbst erhoben oder aus Studien rausgeschrieben wurden, wenn diese aus Studien entnommen wurden könnten sie mir bitte Links zu den entsprechenden Studien bereitstellen.
Danke im Vorhinein
Andreas Michaelis