Welche Temperatur ist zu niedrig für Lithium-Ionen-Akkus?

Es ist wichtig zu verstehen, wie sich die Temperatur auf die Sicherheit und Funktionalität von Lithium-Ionen-Batterien auswirken kann. Li-Ionen-Batterien werden verwendet, um eine Vielzahl von Werkzeugen mit Strom zu versorgen, darunter Maschinen, Fahrzeuge und Spitzentechnologien. Niedrige Temperaturen wirken sich direkt auf die Innentemperatur des Lithium-Ionen-Akkus aus, was sich auf die Leistung und Sicherheit des Akkus auswirkt.

Bei niedrigen Temperaturen steigt ihr Innenwiderstand und ihre nutzbare Kapazität sinkt. Selbst bei -20 °C funktionieren li-ionen-akkus trotz begrenzter Kapazität und der Möglichkeit dauerhafter Schäden gut. Durch den Einsatz bei kalten Temperaturen kann es zu Langzeitschäden des Akkus und einer deutlichen Kapazitätsminderung kommen.

Welche Temperatur ist zu niedrig für die Aussichten und Herausforderungen von Lithium-Ionen-Batterien?

Obwohl Lithiumbatterien normalerweise in einem großen Temperaturbereich funktionieren, kann der genaue Betriebstemperaturbereich je nach Chemie und Design der Batterie variieren. Eine Lithiumbatterie kann normalerweise bei Temperaturen von bis zu -20 °C (-4 °F) funktionieren. Unterhalb dieses Punktes kann der Elektrolyt in der Batterie gefrieren und Schäden verursachen, die dazu führen können, dass die Batterie an Kapazität verliert oder vollständig ausfällt.

Obwohl eine Lithiumbatterie technisch in der Lage ist, bei niedrigen Temperaturen zu funktionieren, können ihre Effizienz und Kapazität beeinträchtigt werden. Die chemischen Reaktionen im Inneren der Batterie können bei kalten Temperaturen träge sein, was zu einem Spannungs- und Kapazitätsabfall führt. Dadurch können Laufzeit und Leistungsabgabe reduziert werden.

Darüber hinaus können Lithiumbatterien auch bei sehr hohen Temperaturen dauerhafte Schäden erleiden. Abhängig von der Chemie und dem Design der Batterie kann die maximale Betriebstemperatur einer Lithiumbatterie zwischen 60 und 80 °C (140 bis 176 °F) liegen. Die Batterie kann instabil werden und sogar brennen oder explodieren, wenn die Temperaturen über diesen Bereich steigen.

So steigern Sie die Effizienz von Lithiumbatterien bei niedrigen Temperaturen.

Mehrere Techniken können eingesetzt werden, um die Effizienz einer Lithium-Ionen-Batterie bei niedrigen Temperaturen zu erhöhen, einschließlich:

3,2 V 20 A Niedertemperatur-LiFePO4-Batteriezelle -40 ℃ 3 C Entladekapazität ≥ 70 % Ladetemperatur: -20 ~ 45 ℃ Entladetemperatur : -40 ~ + 55 ℃ Akupunkturtest bestehen -40 ℃ maximale Entladerate: 3 C

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Halten Sie den Akku warm: Das Warmhalten des Akkus ist eine der besten Methoden, um die Akkuleistung bei kaltem Wetter aufrechtzuerhalten. Verwenden Sie dazu ein Batteriegehäuse mit integrierter Heizung oder bewahren Sie die Batterie an einem warmen Ort auf, z. B. in einer Tasche in der Nähe Ihres Körpers.

Laden Sie den Akku bei einer höheren Temperatur: Die Ladegeschwindigkeit sollte verlangsamt werden, um Schäden am Akku zu vermeiden, wenn Sie einen Akku bei niedrigen Temperaturen laden. Das Laden der Batterie bei einer etwas höheren Temperatur als der Umgebungslufttemperatur kann den Vorgang jedoch beschleunigen und die Batterieleistung verbessern.

Verwenden Sie den Akku regelmäßig: Lithium-Ionen-Akkus können sich mit der Zeit verschlechtern, insbesondere wenn sie längere Zeit nicht verwendet werden. Selbst bei Kälte kann die häufige Verwendung des Akkus helfen, ihn aktiv zu halten und seine Lebensdauer zu verlängern.

Bewahren Sie den Akku sorgfältig auf: Lithium-Ionen-Akkus sollten von der Sonne und anderen Wärmequellen ferngehalten werden, wenn sie nicht verwendet werden. Dies kann die Verschlechterung der Zellen verringern und die Lebensdauer der Batterie verlängern.

Thermische Instabilitätstemperatur der Lithium-Ionen-Batterie

Elektrofahrzeuge (EVs), Elektronik und große Energiespeichersysteme haben alle in den letzten Jahren aufgrund ihrer verlängerten Lebensdauer, hohen Energiedichte und hohen Leistungsdichte einen Anstieg der Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion) erlebt andere Eigenschaften. Allerdings können interne oder externe Fehler wie thermisches Durchgehen, die die Batterieleistung beeinträchtigen, schwerwiegende Sicherheitsprobleme verursachen. Aufgrund seiner unkontrollierbaren und unwiderruflichen Natur stellt thermisches Durchgehen eine erhebliche Herausforderung für die Li-Ionen-Batterieindustrie dar und stellt ein Risiko für die öffentliche Sicherheit dar.

Wenn die Wärmeableitungskapazität der Batteriezelle überschritten wird, beginnt das thermische Durchgehen. Hohe Temperaturen führen oft zu einem thermischen Durchgehen, weil sie exotherme Zellreaktionen verursachen können. Durch die erhöhte Wärmeentwicklung der Reaktionen kann die Batterie zerstört werden, was auch zu Bränden und Explosionen auf der Baustelle führen kann.

Wenn Ihr Unternehmen viele Lithium-Ionen-Batterien hält, sollten Sie sich des Problems des kaskadierenden thermischen Durchgehens bewusst sein. Dies passiert, wenn benachbarte Batteriezellen, die nicht direkt mit der beschädigten Batterie verbunden sind, ebenfalls durch die hohen Temperaturen zerstört werden. Dieser kaskadierende Effekt des thermischen Durchgehens trägt zu den erheblichen Brand- und Detonationsrisiken bei, die die betroffene Batteriezelle bereits darstellt.

Hohe Energiedichte bei niedriger Temperatur Robuster Laptop-Polymer-Akku Batteriespezifikation: 11,1 V 7800 mAh -40℃ 0,2C Entladekapazität ≥80% Staubdicht, sturzsicher, korrosionsbeständig, elektromagnetische Interferenz

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Zyklen des Thermal Runaway-Prozesses in Li-Ionen-Batterien.

●Beginn

Die Joule'sche Wärme ist bei thermischem und elektrischem Missbrauch, wie z. B. Überladung, im Wesentlichen konstant, bis die Batterietemperatur einen Punkt überschreitet, der als Einsatztemperatur (T-onset) bekannt ist.

●Beschleunigung

Der reaktive Teil der Anode wird zuerst anfällig für exotherme Wechselwirkungen mit dem Elektrolyten als Ergebnis der Festelektrolyt-Grenzflächenzersetzung. Aufgrund der abnehmenden SEI werden die Elektrolyte gleichzeitig an der Anode oxidiert und reduziert. Ab diesem Zeitpunkt macht sich eine Eigenerwärmung bemerkbar, die mit steigender Temperatur nahezu linear zunimmt.

● Ausreißer

Die Zellen erreichen das Stadium 3, auch bekannt als Thermal Runaway, als Folge der fortgesetzten Erwärmung. Die Geschwindigkeit der Kathoden- und Anodenreaktionen nimmt zu, und dieser sich selbst ausbreitende Prozess bewirkt, dass die Temperatur der Zelle schnell ansteigt. Es kann zu einem internen Lichtbogen, Flammen oder einer schnellen Zersetzung der Komponenten kommen.

●Schäden

Die Batterie wird unweigerlich durch thermisches Durchgehen zerstört.

Betriebstemperaturbereich der Batterie

Jede Lithium-Batterie stoppt den Ladevorgang sofort, wenn die Temperatur unter Null fällt. Batterien frieren jedoch nicht ein und entladen sich unter solchen Bedingungen weiter. Vor dem Laden muss der Akku auf eine angenehmere Temperatur aufgewärmt werden.

Hitze ist bei weitem der schlimmste Feind der Batterielebensdauer, gleich nach dem Schaden, den kalte Temperaturen den Batterien zufügen können, und es geht nicht nur um Lithiumzellen. Jede Batterie, die bei hoher Temperatur betrieben wird, erfährt schneller einen Leistungsverlust als eine Batterie, die bei Raumtemperatur betrieben wird. Aus diesem Grund hören Lithium-Batterieladegeräte bei etwa 115 ° F auf zu arbeiten, genau wie bei unglaublich niedrigen Temperaturen.

Zu behaupten, dass es eine genaue Temperatur gibt, die zu hoch oder zu niedrig für den Betrieb von Lithium-Ionen-Batterien ist, ist einfach unwissenschaftlich. Die Batterie kann ihre beste Leistung erbringen, während sie ihre Langlebigkeit und Fähigkeit behält, mit ihrer maximalen Kapazität für 3.000 Zyklen in einem Bereich von 50 °F bis zu einem oberen Ende von 110 °F zu arbeiten.