Pin lithium sắt phosphate,pin lithium-ion,giải pháp lưu trữ năng lượng

Công nghệ nhiệt độ thấp của pin Li-ion là gì?-Hiệu suất

26 Aug 2021

Công nghệ nhiệt độ thấp của pin Li-ion là gì?

EverExceed gần đây đã giới thiệu một công nghệ mới ở nhiệt độ thấp Pin lithium sắt phosphate , có thể sạc ngay cả dưới 0°C và ở nhiệt độ âm. Trong loạt 5 bài viết kỹ thuật, chúng tôi sẽ mô tả chi tiết về công nghệ mang tính cách mạng này. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận về "hiệu suất" của pin lithium công nghệ nhiệt độ thấp.

Hiệu suất:

Vì pin lithium-ion , dù là tiêu chuẩn quốc gia hay tiêu chuẩn doanh nghiệp, đều có giới hạn nhiệt độ xả dưới nghiêm ngặt: không dưới -20°C. Về nhiệt độ sạc, tiêu chuẩn không chỉ quy định nhiệt độ tối thiểu tương tự như khi xả mà còn quy định rõ ràng rằng chỉ có thể sạc ở mức nhỏ ở nhiệt độ thấp và không thể sạc đầy (ví dụ, sạc ở 0 ~ 15°C chỉ có thể thực hiện ở 0,2°C, và điện áp giới hạn trên là 4,0V), vì lo ngại người dùng sẽ vượt qua giới hạn điện áp. Vậy câu hỏi đặt ra là, ban đầu người dùng cần một thiết bị toàn diện, có thể cân nhắc cả hiệu suất ở nhiệt độ cao và thấp, nhưng tại sao các nhà sản xuất pin lithium lại đặt ra những hạn chế khắc nghiệt này?

Hãy bắt đầu với hiệu suất của pin lithium-ion ở nhiệt độ thấp. Với cùng tốc độ xả, nhiệt độ bên ngoài càng thấp thì điện áp xả càng thấp. Như minh họa trong hình dưới đây:

Có thể thấy từ hình vẽ rằng khi nhiệt độ giảm, điện áp xả của pin cũng giảm mạnh, do đó, khi xả ở nhiệt độ thấp, pin sẽ đạt đến điện áp ngắt xả nhanh hơn, dẫn đến dung lượng xả ở nhiệt độ thấp thấp hơn đáng kể so với dung lượng ở nhiệt độ phòng. Cần giải thích rằng dung lượng của pin lithium-ion ở nhiệt độ thấp không mất đi, nhưng không thể xả hoàn toàn trong phạm vi điện áp bình thường (≥ 3,0V). Nếu điện áp ngắt xả có thể được kéo dài hơn nữa, dung lượng còn lại có thể được xả. Tuy nhiên, vấn đề là điện áp thấp không thể duy trì việc sử dụng bình thường của thiết bị điện, do đó điện áp giới hạn dưới thấp (< 2,5V) thường không có nhiều ý nghĩa để thảo luận.

So với xả ở nhiệt độ thấp, hiệu suất sạc pin lithium-ion ở nhiệt độ thấp kém hơn nhiều. Thứ nhất, việc sạc ở nhiệt độ thấp sẽ nhanh chóng đạt đến giai đoạn điện áp không đổi, làm giảm dung lượng sạc ở một mức độ nhất định và tăng thời gian sạc, như minh họa trong hình dưới đây:

Hơn nữa, khi pin lithium-ion được sạc ở nhiệt độ thấp, ion lithium có thể không được nhúng vào anode graphite, khiến dendrite lithium kết tủa trên bề mặt anode, tạo thành dendrite lithium kim loại. Phản ứng này sẽ tiêu thụ ion lithium có thể sạc và xả nhiều lần trong pin, làm giảm đáng kể dung lượng pin. Dendrite lithium kim loại bị tách ra cũng có thể xuyên thủng màng ngăn, ảnh hưởng đến hiệu suất an toàn. Hình ảnh về sự phát triển của lithium trên bề mặt điện cực âm của pin lithium-ion sau khi sạc ở nhiệt độ thấp như sau:

Dung lượng xả ở nhiệt độ thấp của pin Li-ion sẽ giảm, nhưng có thể phục hồi sau khi sạc và xả ở nhiệt độ phòng, đây là tình trạng mất dung lượng có thể đảo ngược; nhưng sạc ở nhiệt độ thấp sẽ gây ra hiện tượng kết tủa lithium, đây là tình trạng mất dung lượng vĩnh viễn.

Do tác hại của quá trình giải phóng lithium do sạc ở nhiệt độ thấp lớn hơn, việc kiểm soát sạc pin lithium-ion ở nhiệt độ thấp nghiêm ngặt hơn so với xả pin ở nhiệt độ thấp. Hiện nay, nhiều công ty sản xuất pin mô tả điều kiện sạc pin lithium-ion theo phương pháp "sạc từng bước". Dưới đây là một ví dụ tương tự:

Nhiệt độ sạc	Dòng điện sạc	Điện áp giới hạn trên
0 ℃ ~10 ℃	0,2 độ C	4.0V
10 ℃ ~20 ℃	0,5 độ C	4,35V
20 ℃ ~45 ℃	1,0 độ C	4,35V

Mặc dù mô tả về sạc theo từng bước ở trên có thể hơi "khó chịu" đối với khách hàng, nhưng đây là phương pháp thường được các nhà sản xuất pin sử dụng để tránh hiện tượng kết tủa lithium trong quá trình sạc ở nhiệt độ thấp.

Bây giờ là lúc tóm tắt. Do điện áp ổn định thấp hơn của pin lithium-ion khi xả ở nhiệt độ thấp, dung lượng xả ở nhiệt độ thấp sẽ giảm đáng kể, nhưng tổn thất này sẽ được tự động bù trừ bằng quá trình sạc và xả ở nhiệt độ bình thường, đây là tổn thất có thể đảo ngược. Tuy nhiên, đối với sạc ở nhiệt độ thấp, nhiệt độ quá thấp hoặc tốc độ quá cao sẽ gây ra sự hình thành dendrite lithium không thể đảo ngược và tổn thất dung lượng không thể đảo ngược, ảnh hưởng đến hiệu suất an toàn của pin.

Phần kết luận:

Để đáp ứng nhu cầu của các nước lạnh, nơi bạn cần sự tin cậy giải pháp lưu trữ năng lượng Trong ứng dụng ngoài trời, các kỹ sư nghiên cứu và phát triển của EverExceed đã miệt mài nghiên cứu một giải pháp phù hợp và từ đó công nghệ mới ra đời. Vì vậy, hãy chọn EverExceed làm thương hiệu đáng tin cậy cho giải pháp lưu trữ năng lượng nhiệt độ lạnh của bạn.

Thẻ :