**Introduction:**
Avec le développement rapide de nouvelles sources d’énergie, les batteries lithium-ion sont largement utilisées dans divers domaines. Cependant, dans les environnements à basse température, les batteries lithium-ion sont confrontées à une série de défis en termes de performances, notamment une diminution de la capacité de décharge, une augmentation de la résistance interne et une réduction de l'efficacité de charge et de décharge. Cet article approfondira les problèmes des batteries lithium-ion dans des conditions de basse température et présentera quelques stratégies, avec un accent particulier sur la recherche et le développement de la technologie de préchauffage des batteries lithium-ion.
**JE. Impact d'une température de batterie faible sur les performances de la batterie**
1. **Diminution de la capacité de décharge de la batterie :**
La capacité de la batterie, l’un des paramètres les plus cruciaux, diminue considérablement dans les environnements à basse température. L'observation de la courbe température-capacité révèle qu'à -20°C, la capacité n'est qu'environ 60 % de celle à 15°C. Cela est principalement dû à la réduction de l’activité du matériau de l’électrode positive, ralentissant le mouvement des ions lithium et entraînant une diminution de la capacité.
2. **Augmentation de la résistance interne :**
Il existe une relation claire entre la résistance interne de la batterie et la température, avec une augmentation substantielle de la résistance interne à basse température. En effet, la capacité de diffusion et de mouvement des ions chargés dans les matériaux des électrodes positives et négatives diminue, entraînant une augmentation de la résistance interne. La formation d'un film de passivation entre l'électrode et l'électrolyte entrave la libre circulation des ions.
3. **Efficacité de charge et de décharge réduite :**
Dans des conditions de température de batterie basse, l’efficacité de la charge est considérablement affectée. À -20°C, l’efficacité de charge n’est que de 65 % de celle à 15°C. Cela est dû aux changements dans les performances électrochimiques qui entraînent la consommation d’une quantité considérable d’énergie électrique sous forme de chaleur dans la résistance interne, réduisant ainsi l’efficacité de la charge.
**II. Réactions secondaires à l’intérieur des batteries lithium-ion à basses températures**
En plus de la dégradation des performances, les batteries lithium-ion subissent diverses réactions secondaires à basse température, entraînant une diminution de la capacité de la batterie et une détérioration des performances. Ces réactions se produisent principalement entre les ions lithium et l’électrolyte, formant des réactions irréversibles.
1. **Réaction à l'électrode négative :**
Le potentiel du matériau de l'électrode négative est bien inférieur à celui du matériau de l'électrode positive, ce qui entraîne des réactions irréversibles se produisant au niveau de l'électrode négative, formant le film problématique d'interface électrolyte solide (SEI). Les fissures dans le film SEI fournissent un canal de contact direct entre l'électrolyte et l'électrode, provoquant des réactions internes continues et une dégradation des performances.
2. **Réaction positive de l'électrode :**
L'activité réduite du matériau de l'électrode positive entrave la diffusion et le mouvement des ions lithium au niveau de l'électrode positive. Un cycle continu provoque une expansion et une contraction des électrodes, entraînant la rupture du film SEI et affectant davantage les performances de la batterie.
**III. Recherche et développement de la technologie de préchauffage à basse température des batteries lithium-ion**
Face aux défis posés par les batteries lithium-ion dans les environnements à basse température, les techniciens ont proposé des stratégies telles que la charge et le préchauffage pour améliorer la capacité de décharge des batteries et leur durée de vie à long terme.
1. **Méthodes de préchauffage :**
Les méthodes de préchauffage peuvent être classées en chauffage externe et chauffage interne. Comparé au chauffage externe, le chauffage interne évite la conduction thermique sur de longues distances et la formation de points chauds locaux, fournissant ainsi un chauffage plus uniforme de la batterie, améliorant ainsi l'efficacité du chauffage.
2. **Approche de préchauffage interne par courant alternatif (AC) :**
La recherche se concentre sur la vitesse et l’efficacité du chauffage, avec la nécessité d’éviter les réactions secondaires telles que le dépôt de lithium lors du préchauffage. Le système de gestion de batterie (BMS) doit estimer et contrôler en temps réel les conditions de dépôt du lithium, ce qui nécessite une technologie de chauffage de batterie de contrôle à basse température basée sur un modèle.
**Conclusion:**
Dans le contexte du développement rapide des batteries lithium-ion, il devient crucial de relever les défis liés aux environnements à basse température. Grâce à des recherches approfondies sur l'impact sur les performances des batteries et à une innovation continue dans la technologie de préchauffage, nous pouvons mieux résoudre les problèmes de performances des batteries lithium-ion dans des environnements à basse température, améliorer leur fiabilité et leur durée de vie, et stimuler le développement de nouvelles applications énergétiques. .
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Heure de publication : 02 janvier 2024
