**소개:**
새로운 에너지원의 급속한 발전으로 인해 리튬이온 배터리는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 그러나 저온 환경에서 리튬이온 배터리는 방전 용량 감소, 내부 저항 증가, 충방전 효율 감소 등 일련의 성능 문제에 직면한다. 이 기사에서는 저온 조건에서 리튬 이온 배터리의 문제를 조사하고 몇 가지 전략을 소개하며 특히 리튬 이온 배터리 예열 기술의 연구 개발에 중점을 둡니다.
**나. 낮은 배터리 온도가 배터리 성능에 미치는 영향**
1. **배터리 방전 용량 감소:**
가장 중요한 매개변수 중 하나인 배터리 용량은 저온 환경에서 크게 감소합니다. 온도-용량 곡선을 관찰하면 -20°C에서 용량은 15°C의 용량의 약 60%에 불과하다는 것을 알 수 있습니다. 이는 주로 양극 소재의 활성 감소로 인해 리튬 이온의 이동 속도가 느려지고 용량이 감소하기 때문입니다.
2. **내부 저항 증가:**
배터리 내부 저항과 온도 사이에는 명확한 관계가 있으며, 저온에서 내부 저항이 크게 증가합니다. 이는 양극재와 음극재에서 하전이온의 확산 및 이동능력이 감소하여 내부저항이 증가하기 때문이다. 전극과 전해질 사이에 보호막이 형성되어 이온의 자유로운 이동을 방해합니다.
3. **충전 및 방전 효율 감소:**
배터리 온도가 낮은 조건에서는 충전 효율이 크게 영향을 받습니다. -20°C에서 충전 효율은 15°C의 충전 효율의 65%에 불과합니다. 이는 전기화학적 성능의 변화로 인해 상당한 양의 전기에너지가 내부저항에서 열로 소모되어 충전효율이 저하되기 때문이다.
**II. 저온에서 리튬 이온 배터리 내부의 2차 반응**
리튬이온 배터리는 성능 저하 외에도 저온에서 다양한 2차 반응을 거쳐 배터리 용량 감소 및 성능 저하를 가져온다. 이러한 반응은 주로 리튬 이온과 전해질 사이에서 발생하여 비가역적 반응을 형성합니다.
1. **음극 반응:**
음극재의 전위는 양극재의 전위보다 훨씬 낮기 때문에 음극에서 비가역적인 반응이 일어나 문제가 되는 고체전해질계면(SEI)막이 형성된다. SEI 필름의 균열은 전해질과 전극 사이에 직접적인 접촉 채널을 제공하여 지속적인 내부 반응과 성능 저하를 유발합니다.
2. **양극 반응:**
양극 재료의 활성 감소는 양극에서 리튬 이온의 확산과 이동을 방해합니다. 지속적인 사이클링은 전극 팽창 및 수축을 유발하여 SEI 필름이 파열되고 배터리 성능에 더욱 영향을 미칩니다.
**III. 리튬이온전지 저온 예열 기술 연구개발**
저온 환경에서 리튬 이온 배터리가 제기하는 문제에 직면하여 기술자들은 배터리 방전 용량과 장기 수명을 향상시키기 위해 충전 및 예열과 같은 전략을 제안했습니다.
1. **예열 방법:**
예열방식은 외부가열과 내부가열로 구분할 수 있다. 외부 가열에 비해 내부 가열은 장거리 열 전도와 국부적인 핫스팟 형성을 방지하여 배터리의 균일한 가열을 제공하여 가열 효율을 향상시킵니다.
2. **내부 교류(AC) 예열 접근 방식:**
연구는 가열 속도와 효율성에 중점을 두고 있으며 예열 중 리튬 석출과 같은 2차 반응을 방지할 필요가 있습니다. 배터리 관리 시스템(BMS)은 리튬 증착 조건을 실시간으로 예측하고 제어해야 하기 때문에 모델 기반 저온 제어 배터리 가열 기술이 필요하다.
**결론:**
리튬 이온 배터리의 급속한 개발 상황에서 저온 환경에서의 문제를 해결하는 것이 중요해졌습니다. 배터리 성능에 미치는 영향에 대한 심층 연구와 예열 기술의 지속적인 혁신을 통해 저온 환경에서 리튬 이온 배터리의 성능 문제를 더 잘 해결하고 신뢰성과 수명을 향상하며 새로운 에너지 애플리케이션 개발을 추진할 수 있습니다. .
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게시 시간: 2024년 1월 2일
