लिथियम-आयन बैटरियों का उपयोग कम तापमान वाले वातावरण में सीमित है, क्योंकि उनकी डिस्चार्ज क्षमता गंभीर रूप से कम हो जाएगी और उन्हें कम तापमान पर चार्ज नहीं किया जा सकता है। कम तापमान वाली चार्जिंग के दौरान, बैटरी के ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड पर लिथियम आयनों का सम्मिलन और लिथियम प्लेटिंग प्रतिक्रिया सह-अस्तित्व में होती है और एक दूसरे के साथ प्रतिस्पर्धा करती है। कम तापमान की स्थिति में, ग्रेफाइट में लिथियम आयनों का प्रसार बाधित होता है, और इलेक्ट्रोलाइट की चालकता कम हो जाती है, जिससे सम्मिलन दर में कमी आती है। ग्रेफाइट की सतह पर, लिथियम चढ़ाना प्रतिक्रिया होने की अधिक संभावना है।
अनुसंधान से पता चला है कि 3500mAh क्षमता वाली बैटरी, यदि 100 से कम चार्जिंग और डिस्चार्जिंग चक्रों के बाद, -10 डिग्री के वातावरण में संचालित की जाती है, तो बैटरी क्षमता में 500mAh तक की तेज गिरावट का अनुभव होगा, और मूल रूप से इसे खत्म कर दिया जाएगा। कहने का तात्पर्य यह है कि, -10 डिग्री के कामकाजी माहौल में, यदि किसी इलेक्ट्रिक वाहन को दिन में एक बार चार्ज और डिस्चार्ज किया जाता है, तो बैटरी को तीन महीने के बाद स्क्रैप करना होगा और एक नई बैटरी से बदलना होगा।
लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरियों के निम्न-तापमान प्रदर्शन को प्रभावित करने वाले कारण:
1. सकारात्मक इलेक्ट्रोड संरचना
सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री की त्रि-आयामी संरचना लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी की प्रसार दर को प्रतिबंधित करती है, खासकर कम तापमान पर। विभिन्न सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रियों में अलग-अलग त्रि-आयामी संरचनाएं होती हैं। वर्तमान में, इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए लिथियम-आयन बैटरी में उपयोग की जाने वाली महत्वपूर्ण सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री लिथियम आयरन फॉस्फेट, निकल कोबाल्ट मैंगनीज टर्नरी सामग्री और लिथियम मैंगनीज ऑक्साइड हैं। लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरियों की डिस्चार्ज क्षमता कमरे के तापमान की क्षमता का केवल 67.38% -20 डिग्री पर पहुंच सकती है, जबकि निकल कोबाल्ट मैंगनीज टर्नरी बैटरी 70.1% तक पहुंच सकती है।
2. उच्च गलनांक विलायक
इलेक्ट्रोलाइट के मिश्रित विलायक में उच्च गलनांक वाले विलायक की उपस्थिति के कारण कम तापमान पर लिथियम-आयन बैटरी इलेक्ट्रोलाइट की चिपचिपाहट बढ़ जाती है। जब तापमान बहुत कम होता है, तो इलेक्ट्रोलाइट जम जाता है, जिससे इलेक्ट्रोलाइट में लिथियम आयनों की संचरण दर में कमी आ जाती है।
3. लिथियम आयन प्रसार दर
कम तापमान की स्थिति में ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोड में लिथियम आयनों की प्रसार दर कम हो जाती है। कम तापमान वाले वातावरण में लिथियम-आयन बैटरी के चार्ज ट्रांसफर प्रतिबाधा में वृद्धि से ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोड में लिथियम आयनों की प्रसार दर में कमी आती है, जो लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी के कम तापमान के प्रदर्शन को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारण है।
4. एसईआई झिल्ली
कम तापमान वाले वातावरण में, लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी के नकारात्मक इलेक्ट्रोड पर एसईआई फिल्म मोटी हो जाती है, और एसईआई फिल्म की बाधा बढ़ जाती है, जिससे एसईआई फिल्म में लिथियम आयनों की चालन दर में कमी आ जाती है। अंततः, कम तापमान वाले वातावरण में चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान बनने वाला ध्रुवीकरण चार्जिंग और डिस्चार्जिंग की दक्षता को कम कर देता है।
5. उत्पादन वातावरण
कई रासायनिक कच्चे माल और जटिल प्रक्रियाओं के साथ एक उच्च तकनीक उत्पाद के रूप में, लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरियों को उनके उत्पादन वातावरण में तापमान, आर्द्रता, धूल और अन्य कारकों की उच्च आवश्यकता होती है। यदि ठीक से नियंत्रित नहीं किया गया तो बैटरी की गुणवत्ता में उतार-चढ़ाव आएगा।
सारांश: वर्तमान में, कई कारक लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी के कम तापमान के प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं, जैसे सकारात्मक इलेक्ट्रोड की संरचना, बैटरी के विभिन्न हिस्सों में लिथियम आयनों की प्रवासन दर, एसईआई फिल्म की मोटाई और रासायनिक संरचना, और इलेक्ट्रोलाइट में लिथियम लवण और सॉल्वैंट्स का चयन। कम तापमान का प्रदर्शन इलेक्ट्रिक वाहनों, विशेष क्षेत्रों और चरम वातावरण के क्षेत्र में लिथियम-आयन बैटरी के अनुप्रयोग को सीमित करता है। उत्कृष्ट निम्न-तापमान प्रदर्शन वाली लिथियम-आयन बैटरी विकसित करना बाज़ार में एक तत्काल मांग है।
