En un clin d’œil, le temps est redevenu froid. Bien qu'il y ait du chauffage à l'intérieur dans le nord, il fait si chaud que j'ai envie de manger de la glace tous les jours, mais quand je sors, je fais face à une différence de température d'environ 40 degrés, ce qui fait quand même un peu peur.
Si le smartphone dans votre poche est vraiment un « smartphone », alors il ne veut pas sortir et avoir froid. pourquoi ? Parce que la puissance de la « barre de vie » des téléphones portables diminue toujours à un rythme alarmant au cours de cette saison.
Cette saison, une chose est fortement réduite : la durée de vie de la batterie. L’autonomie des véhicules électriques en hiver nordique peut être inférieure de 30 % à celle de l’été.
Il y a une description frappante sur Internet : je dois sortir pour des raisons urgentes en hiver. Je prends mon téléphone et constate qu'il me reste encore 50+ piles. Je sors en toute confiance. Arrivé à destination, je récupère mon téléphone et je ne sais pas quand l'icône de la batterie, qui était verte tout à l'heure, a changé. Devenu 20% rouge. Vous regardez avec surprise et cela passe à 1% devant vous. Vous avez été choqué, respirant dans le téléphone et vous frottant les mains, mais vous ne pouviez toujours pas empêcher le téléphone de refroidir...
Plusieurs défis majeurs causés par les basses températures
Quel est le problème? Il s'est avéré que la température était trop basse et que la batterie était "consommée en interne".
Avant d'explorer les causes de la consommation interne de la batterie, comprenons d'abord le fonctionnement de la batterie.
La batterie comprend principalement les composants principaux suivants : une électrode négative (le graphite est principalement utilisé comme électrode négative), une électrode positive (le phosphate de fer et de lithium est utilisé à titre d'exemple), un séparateur (les ions lithium peuvent passer à travers, mais pas les électrons) et la batterie. enveloppe.
Lorsqu'une batterie lithium-ion est chargée, les ions lithium sont libérés du phosphate de fer lithium dans l'électrode positive, se déplacent dans la solution électrolytique vers l'électrode négative et sont intégrés dans le graphite. Le graphite de l’électrode négative absorbera les ions lithium provenant de l’électrode positive et les électrons se déplaçant à travers le fil. Lors de la décharge, les ions lithium stockés dans le graphite s'échappent à nouveau, traversent le séparateur à travers l'électrolyte et retournent à l'électrode positive. Les électrons ne peuvent pas traverser le séparateur et ne peuvent revenir à l'électrode positive qu'à partir du fil externe. Cette action génère du courant dans le fil, provoquant le fonctionnement de l'appareil électrique.
Comment les basses températures affecteront-elles le fonctionnement des batteries lithium-ion ? Les matériaux et les processus de fonctionnement de la batterie seront affectés par l'environnement à basse température. Tout comme les doigts exposés trop longtemps aux éléments en hiver deviennent moins flexibles, les matériaux de la batterie peuvent également le devenir. Dans un environnement à basse température, il devient plus difficile pour les ions de s'échapper et de s'incruster dans les matériaux, et il devient plus difficile de traverser la membrane, et la vitesse de déplacement des ions sera également réduite.
Lors d'une décharge à basse température, la vitesse à laquelle les ions lithium sont intégrés dans le matériau de l'électrode cathodique ralentit. Les ions lithium à l’avant arrivent avant que les ions lithium à l’avant n’aient le temps de s’incruster dans le matériau. Les ions lithium commencent à se bloquer et une grande quantité d'ions lithium s'accumule à la surface du matériau de l'électrode, ce qui accélérera la production de la couche de passivation (appelée film SEI dans l'industrie, ce film ralentira l'insertion des ions lithium. dans l’électrode). De cette façon, l'intégration est encore plus difficile. La manifestation macroscopique est que la résistance interne de la batterie augmente, la batterie commence à « consommer en interne » et la puissance fournie vers l’extérieur diminue.
Lors d'une charge à basse température, les ions lithium migrent vers l'électrode négative en graphite, mais la vitesse à laquelle les ions lithium sont intégrés dans le graphite ralentit également, tandis que les électrons peuvent facilement atteindre l'électrode négative à travers le fil. Lorsque les électrons rencontrent des ions lithium à la surface de l’électrode négative, du lithium métallique est généré pour former des dendrites de lithium. Une fois que les dendrites de lithium se sont développées, elles perceront le séparateur, provoquant un court-circuit et un dysfonctionnement de la batterie.
Préchauffage interne
Cette voie technique est appelée préchauffage interne. Lors de la fabrication d'une batterie, le fabricant ajoute un mince morceau de feuille de nickel à la structure de la batterie et la recouvre d'un polymère électriquement isolant (pour empêcher la fine feuille de nickel de court-circuiter la batterie). Une fois que la température de la batterie devient trop basse, le contrôleur force le courant à travers lefeuille de nickel, générant une grande quantité d'énergie thermique pour chauffer rapidement le matériau de la batterie. Laissez la batterie se décharger toujours dans une plage de température de fonctionnement relativement bonne.
Si vous souhaitez charger à basse température, l'équipement de charge chargera d'abord la batterie avec une faible puissance, utilisera la chaleur générée par la batterie elle-même pendant la charge pour préchauffer la batterie et attendra que la température de la batterie atteigne une plage appropriée avant d'effectuer une charge élevée. puissance de charge rapide.
Article 3 : Chauffage extérieur. Vous pouvez ajouter des équipements de préchauffage à la batterie (par exemple en fournissant des radiateurs et des fours électriques).
La batterie fournit d'abord une énergie de faible puissance au dispositif de préchauffage. Le dispositif de préchauffage génère de la chaleur et fait monter la température de la batterie. Après avoir atteint la température de fonctionnement appropriée, la batterie entre en état de fonctionnement normal. Certaines voitures électriques sont équipées d’une fonction de préchauffage de la batterie. En hiver, la batterie doit être préchauffée avant d'utiliser la voiture pour remettre la voiture en état de fonctionnement normal.
