**導入：**
新しいエネルギー源の急速な発展に伴い、リチウムイオン電池はさまざまな分野で広く使用されています。しかし、低温環境では、リチウムイオン電池は放電容量の低下、内部抵抗の増加、充放電効率の低下など、一連の性能課題に直面します。本稿では、特にリチウムイオン電池の予熱技術の研究開発に焦点を当て、低温環境におけるリチウムイオン電池の課題を掘り下げ、いくつかの戦略を紹介します。
**私。バッテリー温度低下がバッテリー性能に及ぼす影響**
1. **バッテリーの放電容量の低下:**
最も重要なパラメータの 1 つであるバッテリー容量は、低温環境では大幅に減少します。温度-容量曲線を観察すると、-20°C では容量が 15°C の容量の約 60% にすぎないことがわかります。これは主に、正極材料の活性が低下し、リチウムイオンの移動が遅くなり、容量が低下するためです。
2. **内部抵抗の増加:**
バッテリーの内部抵抗と温度の間には明確な関係があり、低温では内部抵抗が大幅に増加します。これは、正負極材料中の荷電イオンの拡散・移動能力が低下し、内部抵抗が増加するためである。電極と電解質の間に不動態膜が形成されると、イオンの自由な移動が妨げられます。
3. **充放電効率の低下:**
バッテリー温度が低い状態では、充電効率が大きく影響されます。 -20°C では、充電効率は 15°C の場合の 65% にすぎません。これは、電気化学的性能の変化により、かなりの量の電気エネルギーが内部抵抗の熱として消費され、充電効率が低下するためです。
**II.低温におけるリチウムイオン電池内部の二次反応**
リチウムイオン電池は性能低下に加え、低温下でさまざまな二次反応が起こり、電池容量の低下や性能低下を引き起こします。これらの反応は主にリチウムイオンと電解質の間で起こり、不可逆反応を形成します。
1. **負極反応:**
負極材料の電位は正極材料の電位よりもはるかに低いため、負極で不可逆反応が発生し、問題のある固体電解質界面（SEI）膜が形成されます。 SEI フィルムの亀裂は、電解液と電極の間に直接接触チャネルを提供し、継続的な内部反応と性能低下を引き起こします。
2. **正極反応:**
正極材料の活性が低下すると、正極でのリチウムイオンの拡散と移動が妨げられます。継続的なサイクルにより電極の膨張と収縮が発生し、SEI フィルムの破壊につながり、電池の性能にさらに影響を及ぼします。
**III.リチウムイオン電池の低温予熱技術の研究開発**
低温環境におけるリチウムイオン電池によってもたらされる課題に直面して、技術者は電池の放電容量と長期寿命を改善するための充電や予熱などの戦略を提案してきました。
1. **予熱方法:**
予熱方法は外部加熱と内部加熱に分類できます。外部加熱と比較して、内部加熱は長距離の熱伝導と局所的なホットスポットの形成を回避し、バッテリーをより均一に加熱するため、加熱効率が向上します。
2. **内部交流 (AC) 予熱アプローチ:**
研究は加熱速度と効率に焦点を当てており、予熱中のリチウム析出などの二次反応を防ぐ必要があります。バッテリー管理システム (BMS) は、リチウムの析出条件をリアルタイムで推定して制御する必要があり、モデルベースの低温制御バッテリー加熱テクノロジーが必要です。
**結論：**
リチウムイオン電池の急速な開発に伴い、低温環境における課題への対処が重要になっています。バッテリー性能への影響に関する徹底的な研究と予熱技術の継続的な革新を通じて、低温環境におけるリチウムイオンバッテリーの性能問題に適切に対処し、信頼性と寿命を向上させ、新しいエネルギー用途の開発を推進することができます。 。
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投稿時刻: 2024 年 1 月 2 日
