Jaka temperatura jest niekorzystna dla baterii litowych?

Temperatura ma duży wpływ na wydajność i żywotność baterii litowych. Zarówno wysokie, jak i niskie temperatury mogą stwarzać zagrożenie dla bezpieczeństwa, przyspieszać degradację baterii lub ograniczać jej pojemność i wydajność. W jaki sposób ekstremalne temperatury wpływają na baterie litowe i w którym momencie gorące lub zimne warunki stają się szkodliwe? Jako Producent akumulatorów litowychOmówię to w tym artykule.

Optymalny zakres temperatur dla pracy i przechowywania baterii litowych

Idealnie, baterie litowe powinny być przechowywane i używane w określonym przedziale temperatur, w oparciu o skład baterii i wytyczne producenta. Zazwyczaj optymalny zakres temperatur to:

• Opłata: 32°F do 113°F (0°C do 45°C)
• Wyładowanie: -4°F do 140°F (-20°C do 60°C)

Oczywiście niektóre wysokiej jakości akumulatory przeznaczone do zastosowań przemysłowych lub ekstremalnych mogą bezpiecznie pracować w jeszcze niższych temperaturach bliskich -40°F (-40°C). Jednak w przypadku większości komercyjnych akumulatorów litowych stosowanych w elektronice użytkowej lub pojazdach elektrycznych, ładowanie poniżej zera jest ryzykowne i trwale szkodliwe. Narażenie ich na bardzo wysokie temperatury powyżej 140°F może również zagrozić bezpieczeństwu.

Aby zapewnić optymalną żywotność i bezpieczne działanie, zwykle zaleca się temperaturę od 10°C do 35°C (50°F do 95°F). Im bliżej temperatury pokojowej pozostaje akumulator, tym lepiej działa. Środki ostrożności dotyczące obchodzenia się z akumulatorem zimą lub latem pomagają zapobiegać problemom.

Jaka temperatura jest niekorzystna dla baterii litowych?

Lithium batteries are sensitive to temperature extremes, which can severely impact their performance, safety, and lifespan. Here’s a breakdown of temperature ranges to avoid and their effects:

1. Poniżej zera (32°F/0°C lub niżej)

Efekty:

Zamarzanie elektrolitu (poniżej -4°F/-20°C)136.

Trwała utrata pojemności i zwiększony opór wewnętrzny27.

Ładowanie jest niebezpieczne w temperaturze poniżej 0°C (32°F)58.

Łagodzenie: Przed użyciem w zimnym klimacie należy podgrzać baterie23.

2. Wysoka temperatura (powyżej 113°F/45°C)

Efekty:

Przyspieszone starzenie i skrócony cykl życia126.

Ryzyko ucieczki termicznej (powyżej 140°F/60°C), potencjalnie powodującej pożary lub eksplozje346.

Ładowanie w temperaturze powyżej 45°C (113°F) jest niebezpieczne i może spowodować obrzęk458.

Łagodzenie: Należy używać systemów chłodzenia i unikać bezpośredniego światła słonecznego26.

3. Kluczowe zagrożenia według temperatury

Co się dzieje, gdy baterie litowe są zbyt zimne?

Niskie temperatury zmniejszają pojemność i wydajność baterii litowych. Reakcje chemiczne niezbędne do działania baterii zachodzą znacznie wolniej w niskich temperaturach ze względu na spadek mobilności jonów. Obniża to użyteczną pojemność baterii, ograniczając moc wyjściową i czas pracy.

Dodatkowo, próba ładowania baterii litowych poniżej zera, a w szczególności poniżej 20°F (-7°C), jest niezwykle ryzykowna. Oblodzone temperatury zmieniają strukturę anod grafitowych, powodując galwanizację litu, w której jony osadzają się na powierzchni anody zamiast prawidłowo się wstawiać. Następuje trwałe uszkodzenie.

Kluczowe skutki ujemnych temperatur

• Zmniejszona wydajność i czas pracy
• Napięcie akumulatora spada szybciej
• Problemy z ładowaniem i ryzyko galwanizacji litu
• Trwała utrata wydajności w czasie

Niektóre zaawansowane akumulatory mają wbudowane elementy grzewcze, które zapobiegają problemom związanym z ładowaniem w temperaturze poniżej 32°F. Ogólnie rzecz biorąc, ładowanie baterii litowych w warunkach poniżej zera wymaga zmniejszenia natężenia prądu do około 0,1C lub niższego, aby zapobiec ich uszkodzeniu. Przed ładowaniem należy doprowadzić baterie do temperatury pokojowej.

Wysoka temperatura uszkadza również baterie litowe

Podczas gdy zimno zmniejsza użyteczną pojemność, wysoka temperatura przyspiesza starzenie się baterii litowych i może powodować problemy z bezpieczeństwem poprzez wyzwalacze termiczne. Wystawianie baterii litowych na działanie letnich upałów, pozostawianie ich w rozgrzanych pojazdach, a nawet szybkie doładowywanie w upalne dni powoduje wzrost temperatury wewnętrznej baterii do niebezpiecznego poziomu.

Główne zagrożenia związane z wysoką temperaturą

• Szybsza utrata pojemności akumulatora w cyklach ładowania
• Zwiększone ryzyko pożaru lub wybuchu
• Spadająca wydajność i napięcie wyjściowe
• Rozbieg termiczny powodujący całkowitą awarię

Jak temperatura wpływa na żywotność baterii?
Ekstremalne temperatury zmniejszają żywotność baterii na różne sposoby. Mróz tymczasowo obniża wydajność. Ciepło jest bardziej szkodliwe przez wiele cykli.

Według jednego z badań, podniesienie temperatury baterii o zaledwie 10°C dwukrotnie przyspiesza proces starzenia. Im wyższa temperatura, tym szybciej destrukcyjne reakcje chemiczne degradują baterie litowe. Wysokie temperatury prowokują również bardziej niestabilne awarie poprzez niebezpieczną ucieczkę termiczną.

Z kolei krótkotrwała ekspozycja na ekstremalnie niskie temperatury obniża głównie wydajność krótkoterminową. Przechowywanie baterii litowych w pobliżu punktu zamarzania niekoniecznie skraca ich długoterminową żywotność, jeśli są ładowane w cieplejszych temperaturach. Jednak ładowanie w niskich temperaturach może spowodować trwałe uszkodzenie. Temperatury pokojowe od 15°C do 35°C (59°F do 95°F) zapewniają najwyższą trwałość.

Najlepsze praktyki w zakresie bezpieczeństwa temperaturowego baterii litowych

Ochrona baterii litowych przed uszkodzeniem oznacza zrozumienie bezpiecznych limitów temperatury i przestrzeganie praktycznych wskazówek dotyczących obsługi.

Właściwe obchodzenie się z bateriami

Należy unikać uderzania, wgniatania lub potrząsania akumulatorami w celu ograniczenia naprężeń mechanicznych. Uszkodzenia fizyczne w połączeniu z naprężeniami termicznymi przyspieszają starzenie się baterii. Należy również chronić zaciski i unikać całkowitego rozładowania baterii.

Baterie należy przechowywać w umiarkowanych temperaturach

Najlepiej przechowywać baterie litowe w temperaturze około 73°F/23°C w suchym, wentylowanym pomieszczeniu, z dala od źródeł ciepła, wilgoci lub zapłonu. Sezonowe przechowywanie baterii pomaga zachować ich żywotność i optymalną temperaturę.

Nie wystawiaj baterii na działanie wysokich temperatur

Wysokie temperatury powyżej 113°F/45°C stwarzają zagrożenie dla bezpieczeństwa i długowieczności. Należy unikać bezpośredniej ekspozycji na światło słoneczne lub miejsc, w których występuje promieniowanie cieplne, takich jak gorące pojazdy. Temperatury w komorze silnika lub akumulatora często przekraczają 150°F.

Ograniczenie szybkiego ładowania w czasie upałów

Prędkości powyżej 1C obciążają chemię akumulatora, przyspieszając jego starzenie. Prąd ładowania generuje również wewnętrzne ciepło, potęgując wysokie temperatury otoczenia. Powolne ładowanie pozwala uniknąć tej destrukcyjnej kombinacji, gdy tylko jest to możliwe.

Podsumowanie

Baterie litowe ulegają zmniejszeniu pojemności i przyspieszonemu starzeniu w skrajnych temperaturach, zwłaszcza w wysokich temperaturach otoczenia. Baterie należy przechowywać w temperaturze pokojowej, unikać ładowania w temperaturze poniżej 32°F i obchodzić się z nimi ostrożnie. Przy zachowaniu odpowiednich środków ostrożności, baterie litowe niezawodnie dostarczają energię w mroźne zimy i gorące lata.