Quando la batteria agli ioni di litio è a bassa temperatura, la sua capacità disponibile è ridotta e la potenza di carica e scarica è limitata. Se la potenza non viene limitata, si causerà l'evoluzione degli ioni di litio all'interno della batteria, che porterà ad un'attenuazione irreversibile della capacità della batteria e seppellirà un pericolo per la sicurezza nell'utilizzo della batteria. Più bassa è la temperatura ambiente, minore è l'attività del principio attivo nella batteria, maggiore è la resistenza interna e la viscosità dell'elettrolita, più difficile è la diffusione degli ioni e più lenta è la diffusione degli ioni di litio nell'elettrodo a bassa temperatura , che è difficile da incorporare e facile da estrarre, quindi la capacità diminuisce rapidamente, pertanto l'uso della bassa temperatura avrà un grande impatto sulla durata della batteria.

Credo che tutti abbiamo sentimenti simili, le batterie al litio in inverno sono più brevi di quelle estive. Si può vedere che le prestazioni delle batterie al litio sono influenzate dalla temperatura ambiente. Tra tutti i fattori ambientali, la temperatura ha il maggiore impatto sulle prestazioni di carica e scarica delle batterie al litio. In generale, gli operatori del settore delle batterie al litio sanno che lo stato di carica e scarica delle batterie al litio è stabile e che il cambiamento di temperatura ha una grande influenza, nonché la carica e la scarica delle batterie al litio in ambienti ad alta e bassa temperatura e il mantenimento della capacità il tasso delle batterie al litio è diminuito.
È necessario spiegarvi che la capacità delle batterie agli ioni di litio a basse temperature non scompare, ma semplicemente non può essere rilasciata nell'intervallo di tensione normale (≥3,0 V), se la tensione di interruzione della scarica può continuare ad essere estesa , la capacità rimanente potrà essere liberata.
La reazione elettrochimica all'interfaccia elettrodo/elettrolita è correlata alla temperatura ambiente e l'interfaccia elettrodo/elettrolita è considerata il cuore della batteria. Se la temperatura diminuisce, diminuisce anche la velocità di reazione dell'elettrodo, presupponendo che la tensione della batteria rimanga costante e che la corrente di scarica sia ridotta, diminuirà anche la potenza della batteria.
La Figura 1 è un diagramma schematico della curva della capacità di scarica di una batteria agli ioni di litio a diverse basse temperature (qui viene utilizzata per rappresentare la tendenza generale). Rispetto alla temperatura ambiente di 20℃, l'attenuazione della capacità a bassa temperatura -20℃ è stata più evidente, a -30℃ la perdita di capacità è maggiore e la capacità a -40℃ non è nemmeno la metà.

Ecco uno sguardo ai fattori che influenzano le prestazioni a bassa temperatura. Confrontando la relazione tra capacità e conduttività dell'elettrolita (Figura 2), si può vedere che quanto più bassa è la temperatura, tanto minore è la conduttività dell'elettrolito della batteria. Quando la conduttività diminuisce, diminuisce la capacità della soluzione di condurre ioni attivi, il che si riflette nell'aumento della resistenza della reazione interna della batteria (questa resistenza è espressa nell'impedenza elettrochimica), con conseguente diminuzione della capacità di scarica , cioè una diminuzione della capacità. Inoltre, misurando l'impedenza di ciascuna parte della batteria (positivo, negativo, elettrolita), è possibile vedere l'influenza di ciascuna parte sull'impedenza della batteria (Figura 3). Quando la temperatura è <-10°C circa, l'impedenza d'interfaccia dell'elettrodo positivo e dell'elettrodo negativo (grafite come esempio in figura) aumenta rapidamente, mentre l'impedenza dell'elettrolita aumenta rapidamente dopo circa -20°C, e i risultati combinati di queste impedenze mostrano che l'impedenza della batteria aumenta rapidamente a <-10 ° C circa (rappresentata dalla cella agli ioni di litio nella figura).

FICO. 2 Relazione tra capacità della batteria e conduttività dell'elettrolita a diverse temperature

Rispetto alla scarica a bassa temperatura, le prestazioni di carica a bassa temperatura della batteria agli ioni di litio sono più insoddisfacenti, la carica a bassa temperatura inferiore a 0 aumenterà la pressione interna della batteria e potrebbe aprire la valvola di sicurezza, prima di tutto la carica a bassa temperatura lo farà raggiungere rapidamente lo stadio di tensione costante e ridurrà la capacità di carica in una certa misura, aumentando al contempo il tempo di ricarica, non solo, batteria agli ioni di litio durante la ricarica a bassa temperatura, gli ioni di litio potrebbero non essere in grado di essere incorporati nella grafite elettrodo negativo, in modo da precipitare sulla superficie negativa per formare dendriti metallici di litio, questa reazione consumerà la batteria può essere caricata e scaricata ripetutamente ioni di litio e ridurrà notevolmente la capacità della batteria, i dendriti metallici di litio precipitati possono anche forare il diaframma, quindi influenzando le prestazioni di sicurezza.
La capacità di scarica a bassa temperatura delle batterie agli ioni di litio sarà ridotta, ma può essere ripristinata dopo la carica e la scarica a temperatura normale, il che rappresenta una perdita di capacità reversibile. Tuttavia, la ricarica a bassa temperatura causerà l’analisi del litio, che rappresenta una perdita permanente di capacità. A causa dei danni maggiori derivanti dalla ricarica del litio a bassa temperatura, la ricarica a bassa temperatura delle batterie agli ioni di litio è controllata più rigorosamente rispetto alla scarica a bassa temperatura.
Durante la ricarica in inverno, la temperatura esterna è bassa, quando l'ambiente è inferiore a 0 ° C, la velocità di ricarica della batteria diminuisce e potrebbe anche non essere in grado di caricarsi, il che è un fenomeno normale, caricare la batteria alla temperatura ambiente appropriata per garantire l'effetto di carica.