Цитата: Фёдор144 от 18.01.2024 16:38:50ну вот как раз такой у меня стоит заряжается ... -30 у нас уже давненько не было, но при -10/-15 проблем вообще нет ... и с зарядкой кстати тоже ... нормально организованная система термостатирования ...
Цитата2023-11-23 17:11:46 DEJI аккумулятор 109
В холодную погоду напряжение разряда и емкость литиевых аккумуляторов снижаются в разной степени. Исследования показали, что когда литиевые батареи разряжаются при температуре -20°C, их номинальная емкость составляет лишь около 30%, а это означает, что емкость литиевых батарей разряжается гораздо быстрее, чем летом.
Почему литиевые батареи «боятся холода» так же, как люди? Какие химические изменения будут происходить в литиевых батареях в условиях низких температур? Именно об этом мы и поговорим сегодня.
Влияние холодной погоды на литиевые батареи
Холодная погода вредна для литиевых батарей. В холодных условиях, особенно при температуре ниже 0°C, литиевые батареи чувствительны к неблагоприятному воздействию низких температур. Это вызывает осаждение лития внутри батареи, что приводит к утолщению межфазной пленки твердого электролита (SEI), увеличению концентрации электролита и одновременному образованию литиевых дендритов.. Следовательно, эти химические реакции способствуют снижению емкости, что делает литиевые батареи более склонными к разрядке в холодную погоду.
1. Зарядка при низкой температуре может привести к выпадению лития в осадок.
Когда литиевые батареи заряжаются при низких температурах, электрохимическая реакция и диффузия твердых тел замедляются, а решетка материала сжимается. Ионы лития с положительного электрода не успевают достичь графитового слоя и на поверхности отрицательного электрода превращаются в металлический литий. Это осаждение лития. Осадки лития могут легко образовывать литиевые дендриты, а более крупные дендриты могут даже пробить сепаратор и повредить батарею.
2. Пленка SEI становится толще.
Мембрана SEI в основном состоит из алкилового эфира лития, карбоната лития и т. д. Она имеет многослойную структуру, а конец, близкий к электролиту, более плотный. Мембрана действует как промежуточная фаза между электродом и электролитом, обладает свойствами твердого электролита и позволяет свободно проходить только ионам лития и изолирована от электронов.
При низких температурах сопротивление пленки SEI увеличивается, потенциал отрицательного электрода смещается в сторону низкого потенциала, и ионы лития с большей вероятностью выпадают в осадок, вызывая разложение органического электролита с образованием новой пленки SEI, что приведет к меньшему количеству активные ионы лития в аккумуляторе. Все мы знаем, что емкость литиевых батарей определяется количеством ионов лития.
3. Увеличивается вязкость электродного раствора.
В условиях низких температур вязкость электролита увеличивается и даже частично затвердевает, в результате чего проводимость литий-ионных аккумуляторов снижается.
Кроме того, в условиях низких температур увеличивается омическое внутреннее сопротивление литий-ионных аккумуляторов.
ЦитатаПользователи литиевых батарей не понаслышке знают, что на холоде заряд исчерпывается быстрее. Это характерно не только для аккумуляторов смартфонов. Любая литиевая батарея на морозе теряет свою емкость, а насколько – зависит от химического состава используемого электролита. Наиболее подходящими для эксплуатации в холодный период считаются батареи типа LiFePO4 – литий-железо-фосфатные. Литиевые элементы питания другого химического состава также используются зимой, но по сравнению с эксплуатацией в теплый сезон эффективность их работы падает.
Что происходит с Li-ion аккумуляторами на морозе?Из-за снижения температуры электролита уменьшается скорость движения ионов и интенсивность прохождения химических реакций. На практике это выглядит так: при комнатной температуре аккум имеет заряд 100%, а после попадания на улицу и дальнейшего пребывания на холоде падает до 80% и ниже, не считая расходования энергии на питание устройства. Но потеря емкости литий-ионных аккумуляторов на морозе – временное явление. При последующем прогреве до комнатной температуры характеристики накопителей энергии полностью восстанавливаются.
Необратимое повреждение происходит только при охлаждении ниже допустимого уровня в -40 °С. Во избежание негативных последствий для большинства литий-ионных АКБ рекомендуется не превышать нижнюю температурную границу в -20 °С, для литий-железо-фосфатных – минус 30 °С. В целом литиевые аккумуляторы и мороз вполне совместимы. Главное – помнить, что на холоде АКБ разряжаются быстрее, а долгое хранение при глубоком разряде ведет к неминуемой смерти батареи.
Можно ли хранить Li-Ion аккумуляторы на морозе?
В отличие от эксплуатации, длительное хранение литиевых аккумуляторов на морозе недопустимо. При низких температурах временно снижается токоотдача, и увеличивается скорость саморазряда источников питания. Это некритично, если после использования АКБ снова окажется в помещении с плюсовой температурой и после нагрева будет заряжена.
Но при долгом хранении на холоде быстрый саморазряд может спровоцировать критическую разрядку источника питания. А при хранении Li-Ion аккумуляторов на протяжении 3-х месяцев или более длительного срока с напряжением ниже 2,5 В емкость теряется необратимо – АКБ утрачивает способность к восполнению заряда. Поэтому заморозка литий-ионным аккумуляторам противопоказана. Оптимальная температура для их хранения– от +1 до +25 °С, допустимая – от 0 до +40 °С.
Хранить литиевые АКБ нужно в сухом месте, извлеченными из оборудования, с уровнем заряда порядка 40%. Это поможет не допустить критического снижения напряжения при саморазряде. Если же напряжение упадет ниже значения 2,5 В на элемент, последующее хранение АКБ в течение 3-х месяцев или более длительного срока приведет к невосстанавливаемому падению емкости. Может произойти и коррозия элементов. При хранении аккумуляторов более 7 дней с напряжением до2 В на элемент происходит критическое изменение их химической структуры. Такие элементы питания подлежат утилизации.
Можно ли заряжать литиевые аккумуляторы на холоде?
Зарядка аккумулятора на морозе недопустима. Более того – после использования при низкой температуре аккумуляторную батарею нужно выдержать в помещении, чтобы она прогрелась. Прогрев должен быть естественным и постепенным, без использования близко расположенных источников тепла.
Оптимальный температурный диапазон для подзарядки литий-ионных АКБ – от +10 до +25 °С. Если зарядить литиевый аккумулятор на холоде, при последующем нагреве накопитель энергии окажется перезаряженным. А перезаряд, как и критический разряд, губительно сказывается на работоспособности батарей и их ресурсе.
Простые правила для сохранения работоспособности АКБ
Уберечь литий-ионные батареи от преждевременного выхода из строя поможет соблюдение нижеприведенных правил:
- Заряжайте АКБ, не дожидаясь ее глубокого разряда, при положительных температурах.
- Не заряжайте переохлажденные источники питания. Вначале прогрейте их до комнатной температуры.
- Используйте оригинальные зарядные устройства, рекомендованные для данной модели АКБ ее производителем.
- Не храните литиевые батареи на морозе и при температуре выше 30 °С.
- На длительное хранение отправляйте АКБ с уровнем заряда 35–50%.
- Не допускайте продолжительного хранения накопителей энергии в состоянии глубокого разряда, иначе они быстро деградируют.
- Избегайте перезаряда источника питания. Он неизбежен, если полностью зарядить АКБ в прохладе, а затем внести в более теплое помещение.
Морозостойкие аккумуляторы разных типовК эксплуатации в холода наиболее адаптированы аккумуляторы на основе литий-железо-фосфата и литий-титаната (LiFePO4 и Li4Ti5O12). Но для оснащения персонального электротранспорта модели на основе литий-титаната практически не используются из-за высокой цены и низкой удельной энергоемкости. Другое дело – батареи LiFePO4. Они считаются лучшим вариантом для использования в холодное время года, т.к.:
- способны работать в широком температурном диапазоне – от -30 до +55°C;
- отличаются малым сопротивлением;
- долговечны;
- термически стабильны;
- терпимы к высокому заряду;
- могут храниться при высоком напряжении;
- максимально безопасны в применении, даже при 100% заряде.
Более чувствительны к низким температурам Li-Ion аккумуляторы типа LiCoO2 (литий-кобальтовые), LiMn2O4 (литий-марганцевая шпинель), LiNiMnCoO2 (литий-никель-марганец-кобальт-оксидные, сокращенно NMC).
Способы защиты литиевых АКБ от холода
Чтобы уберечь аккумуляторную батарею от воздействия отрицательных температур, не оставляйте ее надолго на морозе – по возможности снимайте АКБ и заносите в помещение. Защитить батарею от переохлаждения во время работы позволяет использование термокейса. Для его изготовления можно использовать изолон, пенопласт и другие термоизоляционные материалы. В процессе работы АКБ нагреется, а термокейс не даст ей быстро остыть во время непродолжительной стоянки.
Цитата: Superwad от 22.01.2024 08:22:49А вот свинцовым аккумам из-за другой конструкции и химической природы мороз не страшен.
Цитата: бардак с идеями от 22.01.2024 09:32:48Скрытый текст
Цитата: basilevs от 22.01.2024 09:42:31Что в -30 опровергается любым практиком. Поэтому издавна повелось притаскивать в особо лютые морозы к своим жигулям тёплый аккумулятор из дома. И это реально помогало.
Цитата: Superwad от 22.01.2024 14:09:45Немножко посыл вы мой не поняли. То, что теплый свинцовый аккумулятор лучше работает - это правда, проверенная десятилетиями.
Имелось ввиду, что на морозе у свинцовых аккумуляторов не образуется необратимая деструкция материалов электродов и сепаратора.
В отличии от них, у литиевых аккумуляторов на морозе при длительном охлаждении начинают протекать деструктивные необратимые химические процессычто приводит к высокой степени саморазряда (те самые кулоны теряются, в отличии от свинцового), потери ёмкости и к увеличению толщины сепаратора, что приводит к уменьшению тока отдачи (мощности). Т.е. без постоянного подогрева батарей, они тупо помирают на морозе!
Цитата: basilevs от 22.01.2024 14:25:53Извините, но это - теория. А практика Красноярска и других наших по-настоящему морозных регионов говорит - ездят, необратимых процессов в аккумуляторах не происходит. По крайней мере - никаких сколько-нибудь заметных измеримых последствий эти морозы на литий-ионных аккумуляторах Лифов и Тесл не оставляют. С наступлением тепла - ездят как и раньше.
Цитата: Superwad от 22.01.2024 15:17:08У теслы - есть ТЭНы на прогрев аккумулятора. На что идёт часть ёмкости заряда батареи. Кстати, у Ниссан Лиф есть исполнения с штатным подогревом, а так колхозят почти все самостоятельно подогрев на обычном термоэлектрическом кабеле для обогрева полов дома.
Цитата: Фёдор144 от 23.01.2024 19:01:44удельная теплоемкость литий-ионной батареи составляет примерно 1 кДж/кг*К или 0,25 Вт/кг*К ...
500 кг х 30К х 1 кДж = 15 МДж энергии ... или 4 кВтч ...
Вебасто делает 5, 7 и 10 кВт электрические подогреватели ...
Цитата: Фёдор144 от 23.01.2024 19:01:44вопрос, нужно ли греть всю батарею, или достаточно некий сегмент ... например 1/4 или еще меньше ... разумеется если сегментация вообще подразумевается/имеется ...
Цитата: Фёдор144 от 21.01.2024 17:13:16не верный тезис ... осталось огранизовать распределение теплового потока от подогревайки на агрегаты, реально требующие подогрева ...
Цитата: small__virus от 25.01.2024 09:28:57Зачем?
Просто производители электромобилей профукали один момент. Они предусмотрели подогрев/охлаждение батареи, но... только от самой батареи.
Когда низкая температура, естественно, контролер зарядки "... становится в позу.." и не заряжает ее во избежании повреждения.
Но....
Что мешает продумать системы, подогревать/охлаждать батарею от электричества самой зарядной станции? Этого нет.
Потому все те тесли и стали.
Цитата: Zkvxz от 29.01.2024 12:46:26Тайваньский производитель твердотельных аккумуляторов Prologium открыл свой первый завод по производству твердотельных литий-керамических аккумуляторов
Цитата: Пенсионэр от 29.01.2024 20:26:36Что значит "твёрдотельных"? Как ионы в процессе зарядки и разрядки перемещаются?
Цитата: Пенсионэр от 29.01.2024 20:26:36Что значит "твёрдотельных"? Как ионы в процессе зарядки и разрядки перемещаются? Чую, тут не больше половины правды. Похоже на Армянское радио. Как будут люди размножаться при коммунизме? - При помощи пара и электричества. В комнату входит пара, выключается электричество. Остальное как при социализме.
Цитата: basilevs от 29.01.2024 20:52:51https://neovolt.ru/blog/1126_tverdotelnye-akkumulyatory
Аккумуляторы с твёрдотельным электролитом, они и есть. И как то перемещаются там ионы, факт. Используются всякие хитрые полимеры и специальная керамика.
Цитата: Пенсионэр от 30.01.2024 07:28:21Мне непонятно, как обеспечивается надлежащая скорость перемещения ионов. Термины "хитрый" и "специальный" в этом отношении не годятся.) Скорее всего, электролит загущен в меру полимером.
ЦитатаВыходец из Теслы Джин Бердичевски, ныне генеральный директор калифорнийской компании Sila Nanotechnologies, назвал твердотельные батареи «ложной надеждой». Несколько обескураживающий тезис, учитывая огромное внимание к этому подвиду литиевых аккумуляторов со стороны крупных игроков.
ЦитатаВ исследовательской работе, написанной Бердичевски вместе с техническим директором Sila Глебом Юшином, утверждается, что катоды из фторидов металлов или серы в сочетании с анодом из кремния дадут отличные результаты. В том числе они якобы помогут снизить стоимость литиевых ячеек для массового рынка. На заре литиевой технологии в 1991-м ценник составлял $4000 за киловатт-час, к 2007 году он упал до $200 с небольшим, сейчас это около $150, а боссы Sila Nanotechnologies предсказывают $50 к 2030 году и $30 к 2040-му.
Цитата: Пенсионэр от 30.01.2024 07:28:21Скорее всего, электролит загущен в меру полимером.