**Introducción:**
Con el rápido desarrollo de nuevas fuentes de energía, las baterías de iones de litio se utilizan ampliamente en diversos campos. Sin embargo, en entornos de baja temperatura, las baterías de iones de litio enfrentan una serie de desafíos de rendimiento, incluida una disminución en la capacidad de descarga, un aumento en la resistencia interna y una reducción en la eficiencia de carga y descarga. Este artículo profundizará en los problemas de las baterías de iones de litio en condiciones de baja temperatura e introducirá algunas estrategias, con especial atención a la investigación y el desarrollo de la tecnología de precalentamiento de baterías de iones de litio.
**I. Impacto de la baja temperatura de la batería en el rendimiento de la batería**
1. **Disminución de la capacidad de descarga de la batería:**
La capacidad de la batería, uno de los parámetros más importantes, disminuye significativamente en entornos de baja temperatura. La observación de la curva temperatura-capacidad revela que a -20°C, la capacidad es sólo alrededor del 60% de la que hay a 15°C. Esto se debe principalmente a la reducción de la actividad del material del electrodo positivo, lo que ralentiza el movimiento de los iones de litio y da como resultado una disminución de la capacidad.
2. **Aumento de la resistencia interna:**
Existe una clara relación entre la resistencia interna de la batería y la temperatura, con un aumento sustancial de la resistencia interna a bajas temperaturas. Esto se debe a que la capacidad de difusión y movimiento de los iones cargados en los materiales de los electrodos positivos y negativos disminuye, lo que lleva a un aumento de la resistencia interna. La formación de una película de pasivación entre el electrodo y el electrolito dificulta el libre movimiento de los iones.
3. **Eficiencia de carga y descarga reducida:**
En condiciones de baja temperatura de la batería, la eficiencia de carga se ve afectada significativamente. A -20°C, la eficiencia de carga es solo el 65% de la de 15°C. Esto se debe a cambios en el rendimiento electroquímico que provocan que se consuma una cantidad considerable de energía eléctrica en forma de calor en la resistencia interna, lo que reduce la eficiencia de carga.
**II. Reacciones secundarias dentro de baterías de iones de litio a bajas temperaturas**
Además de la degradación del rendimiento, las baterías de iones de litio sufren varias reacciones secundarias a bajas temperaturas, lo que provoca una disminución de la capacidad de la batería y un deterioro del rendimiento. Estas reacciones ocurren principalmente entre los iones de litio y el electrolito, formándose reacciones irreversibles.
1. **Reacción del electrodo negativo:**
El potencial del material del electrodo negativo es mucho menor que el del material del electrodo positivo, lo que da como resultado reacciones irreversibles que ocurren en el electrodo negativo, formando la problemática película de interfaz de electrolito sólido (SEI). Las grietas en la película SEI proporcionan un canal de contacto directo entre el electrolito y el electrodo, lo que provoca reacciones internas continuas y degradación del rendimiento.
2. **Reacción positiva del electrodo:**
La actividad reducida del material del electrodo positivo dificulta la difusión y el movimiento de los iones de litio en el electrodo positivo. El ciclo continuo provoca la expansión y contracción del electrodo, lo que provoca la ruptura de la película SEI y afecta aún más el rendimiento de la batería.
**III. Investigación y desarrollo de tecnología de precalentamiento de baja temperatura para baterías de iones de litio**
Ante los desafíos que plantean las baterías de iones de litio en entornos de baja temperatura, los técnicos han propuesto estrategias como la carga y el precalentamiento para mejorar la capacidad de descarga de la batería y su vida útil a largo plazo.
1. **Métodos de precalentamiento:**
Los métodos de precalentamiento se pueden clasificar en calentamiento externo y calentamiento interno. En comparación con la calefacción externa, la calefacción interna evita la conducción de calor a larga distancia y la formación de puntos calientes locales, proporcionando un calentamiento más uniforme de la batería y mejorando así la eficiencia de la calefacción.
2. **Enfoque de precalentamiento de corriente alterna interna (CA):**
La investigación se centra en la velocidad y la eficiencia del calentamiento, siendo necesario prevenir reacciones secundarias como la deposición de litio durante el precalentamiento. El sistema de gestión de baterías (BMS) necesita estimar y controlar en tiempo real las condiciones para la deposición de litio, lo que requiere una tecnología de calentamiento de baterías con control de baja temperatura basada en modelos.
**Conclusión:**
En el contexto del rápido desarrollo de las baterías de iones de litio, abordar los desafíos en entornos de baja temperatura se vuelve crucial. A través de una investigación en profundidad sobre el impacto en el rendimiento de la batería y la innovación continua en la tecnología de precalentamiento, podemos abordar mejor los problemas de rendimiento de las baterías de iones de litio en entornos de baja temperatura, mejorar su confiabilidad y vida útil e impulsar el desarrollo de nuevas aplicaciones energéticas. .
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Hora de publicación: 02-ene-2024
