Việc sử dụng pin lithium trong môi trường nhiệt độ pin thấp bị hạn chế. Ngoài khả năng phóng điện giảm nghiêm trọng, pin lithium không thể sạc được khi nhiệt độ pin xuống thấp. Khi pin được sạc ở nhiệt độ thấp, ion lithium gắn trên điện cực than chì của pin và phản ứng mạ lithium tồn tại đồng thời và cạnh tranh với nhau. Trong điều kiện nhiệt độ pin thấp, sự khuếch tán của các ion lithium trong than chì bị ức chế, độ dẫn điện của chất điện phân giảm, dẫn đến tốc độ xen kẽ giảm và việc mạ lithium trên bề mặt than chì dễ dàng hơn. Nguyên nhân chính khiến tuổi thọ của pin lithium-ion giảm khi sử dụng ở nhiệt độ pin thấp là do điện trở trong tăng và tổn thất công suất do kết tủa ion lithium.

1, tác động của nhiệt độ thấp đến khả năng xả pin
Khi nhiệt độ tăng, dung lượng tăng dần. Công suất ở -20oC chỉ tương đương khoảng 60% công suất ở 15oC. Ngoài công suất, điện áp hở mạch của pin cũng giảm khi nhiệt độ tăng. Chúng ta đều biết rằng năng lượng chứa trong pin là tích của công suất và điện áp đầu cuối. Khi cả hai bội số giảm, năng lượng trong pin phải là sự chồng chất của tác động suy giảm của cả hai. Khi nhiệt độ pin thấp hơn, hoạt động của vật liệu điện cực dương sẽ giảm, do đó số lượng ion lithium có thể di chuyển và mang lại dòng phóng điện cũng giảm, đây là nguyên nhân sâu xa dẫn đến việc giảm công suất.
2, ảnh hưởng của nhiệt độ thấp đến điện trở trong của pin
Trong mọi tình huống sạc, điện trở trong của pin sẽ tăng đáng kể khi nhiệt độ giảm. Điện tích càng thấp thì điện trở trong càng lớn và xu hướng này không đổi theo nhiệt độ. Khi nhiệt độ của pin thấp, khả năng khuếch tán và di chuyển của các ion tích điện trong vật liệu dương và âm trở nên kém và khó đi qua màng thụ động giữa điện cực và chất điện phân. Tốc độ truyền trong chất điện phân cũng giảm và một lượng nhiệt bổ sung lớn được tạo ra trong quá trình truyền. Sau khi các ion lithium đến điện cực âm, quá trình khuếch tán bên trong vật liệu âm cũng trở nên không trơn tru. Trong suốt quá trình, sự chuyển động của các ion tích điện trở nên rất khó khăn. Nhìn từ bên ngoài có nghĩa là điện trở trong của tế bào đã tăng lên.
3, phản ứng phụ bên trong pin lithium ion ở nhiệt độ thấp

Hiệu suất của pin lithium-ion sẽ bị giảm nghiêm trọng ở nhiệt độ pin thấp và một số phản ứng phụ sẽ xảy ra trong quá trình sạc và xả pin lithium-ion. Những phản ứng phụ này chủ yếu là phản ứng không thể đảo ngược giữa các ion lithium và chất điện phân, điều này sẽ dẫn đến giảm dung lượng pin lithium và làm giảm hiệu suất của pin hơn nữa. Việc tiêu thụ vật liệu hoạt tính dẫn điện dẫn đến suy giảm công suất. Với tiềm năng của các điện cực dương và âm trong pin, những phản ứng phụ này có nhiều khả năng xảy ra ở mặt âm hơn là mặt dương. Do điện thế của vật liệu điện cực âm thấp hơn nhiều so với vật liệu điện cực dương nên phản ứng phụ của các ion và dung môi điện phân sẽ lắng đọng trên bề mặt điện cực để tạo thành màng SEI. Trở kháng của màng SEI là một trong những yếu tố gây ra hiện tượng quá điện thế tiêu cực. Khi pin được đạp thêm và già đi, sự giãn nở và co lại của điện cực do đạp xe liên tục sẽ dẫn đến vỡ màng SEI do các ion lithium liên tục nhúng và tách ra trên điện cực âm trong quá trình đạp xe liên tục. Vết nứt sau khi màng SEI vỡ cung cấp kênh tiếp xúc trực tiếp giữa chất điện phân và điện cực, từ đó hình thành màng SEI mới để lấp đầy vết nứt và tăng độ dày của màng SEI

thẻ :

phản ứng phụ bên trong pin lithium ion ở nhiệt độ thấp

pin lithium trong môi trường nhiệt độ pin thấp

Pin lithium

• Trước :Ảnh hưởng của phân tích lithium đến dung lượng pin
• kế tiếp :Phương pháp bảo quản dài hạn đối với pin lithium và yêu cầu bảo quản đối với pin lithium sắt photphat