추운 온도에서 리튬 이온 배터리를 충전하는 것이 왜 해를 끼칠까요?

‘추운 온도’는 매우 모호합니다. 먼저,실제 하드 숫자를 지정하겠습니다.즉,동결 이하의 리튬 이온 배터리를 충전하지 마십시오.

한 번이라도 그렇게 하면 수십 퍼센트 또는 그 이상의 순서로 갑작스럽고 심각하고 영구적 인 용량 손실뿐만 아니라 내부 저항의 유사하고 영구적 인 증가를 초래할 것입니다. 이 손상은 단 하나의 격리 된’콜드 충전’이벤트 후에 발생하며 셀이 충전되는 속도에 비례합니다.

그러나 더욱 중요한 것은,냉간 충전된 리튬 이온 전지는 안전하지 않으며 안전하게 재활용하거나 폐기해야 한다는 것이다. 안전하지 않으면 기계적 진동,기계적 충격 또는 충분히 높은 충전 상태에 도달 할 때까지 무작위로 폭발 할 때까지 잘 작동합니다.

이제 실제로 귀하의 질문에 대답하십시오.

이를 위해서는 리튬 이온 배터리가 어떻게 작동하는지에 대한 간략한 요약이 필요합니다. 그들은 단지 다른 배터리와 같은 양극과 음극 및 전해질을 가지고 있지만 트위스트가있다:리튬 이온은 실제로 충전하는 동안 양극에 음극에서 이동하고 그것으로 인터 칼 레이트. 인터 칼 레이션의 요지는 분자 또는 이온(이 경우 리튬 이온)이 일부 물질의 격자의 분자 간격 사이에 쌓여 있다는 것입니다.

방전하는 동안,리튬 이온은 양극을 떠나 캐소드로 복귀하고,마찬가지로 캐소드로 인터 칼 레이트. 따라서 음극과 양극은 모두 리튬 이온에 대한 일종의’스폰지’역할을합니다.

대부분의 리튬 이온이 캐소드로 인터 칼레이션될 때(배터리가 상당히 방전된 상태임을 의미함),캐소드 재료는 체적 변형(격자 사이에 끼여 있는 모든 여분의 원자 때문에)으로 인해 약간 팽창하지만,일반적으로 이것의 대부분은 인터 칼레이션력이 내부 응력(강화 유리와 유사)으로 변환되므로 체적 변형은 약간이다.

충전 중에,리튬 이온은 캐소드를 떠나 흑연 양극으로 인터 칼 레이트. 흑연은 기본적으로 총 비스킷 구조를 형성하기 위해 그래 핀 층의 무리로 만들어진 탄소 비스킷입니다. 미국 비스킷 구조.

이것은 인터 칼레이션에서 내부 응력으로 힘을 변환하는 흑연 애노드의 능력을 크게 감소 시키므로 애노드는 훨씬 더 많은 체적 변형을 겪게되어 실제로 부피가 10-20%증가합니다. 이 있어야합니다(그리고-어쨌든 특정 삼성 휴대 전화 배터리의 경우를 제외하고)리튬 이온 셀을 설계 할 때 허용-그렇지 않으면 양극이 천천히 약화 또는 궁극적으로 음극에서 양극을 분리하는 내부 막을 뚫을 수 있습니다,셀 내부의 죽은 짧은 원인. 그러나 한 번만 줄의 무리(따라서 양극을 확장)셀에 쑤셔되었습니다.

좋아,하지만 그 중 하나가 추운 온도와 무슨 관련이 있습니까?

동결 온도 이하의 리튬 이온 셀을 충전하면 대부분의 리튬 이온이 흑연 양극에 삽입되지 않습니다. 대신,그들은 단지 음극 귀금속과 양극 동전을 전기 도금처럼,금속 리튬과 양극을 도금. 그래서 충전 것 이다 전기 도금 리튬 양극 보다는,잘,그것을 충전. 이온의 일부는 양극으로 인터 칼 레이트,금속 도금의 원자의 일부는 세포가 휴식을 허용하는 경우 20+시간 이상 나중에 인터 칼 레이트,하지만 대부분은하지 않습니다. 즉,용량 감소,증가 된 내부 저항 및 위험의 원천입니다.

스택 교환에 대한 내 관련 대답을 읽었다면’왜 리튬 이온 배터리를 둘러싼 두려움이 그렇게 많습니까?이 어디로 가는지’,당신은 아마 볼 수 있습니다.

양극의 이 리튬 도금은 좋지 않고 매끄럽 조차-수상 돌기,양극에 성장하는 리튬 금속의 조금 예리한 덩굴손에서 형성합니다.

양극의 금속성 리튬 도금으로 인한 다른 실패 메커니즘과 마찬가지로(다른 이유로),이 수상 돌기는 양극이 팽창하여 강제로 분리막에 예기치 않은 압력을 가할 수 있으며,운이 좋지 않으면 막이 예기치 않게 실패하게됩니다(또는 즉시,때로는 수상 돌기가 그 안에 구멍을 뚫고 음극에 닿습니다). 이것은 당연히 세포 환기를 만들고,그것의 가연물 전해질을 점화하고,당신의 주말을 파괴한다(기껏해야).

그러나”왜 동결 이하의 온도가 양극의 리튬 금속 도금을 유발합니까?”

그리고 불행하고 불만족스러운 대답은 우리가 실제로 알지 못한다는 것입니다. 우리는 리튬 이온 세포를 작동 내부를보고 중성자 이미징을 사용하고,고려 만 약~30(31 내가 생각?)전 세계적으로 활성 연구 원자로(중성자 소스 역할을 원자로)의료 동위 원소 생산에 사용되는 것보다 대학에서 과학 연구에 실제로 사용할 수 있습니다,그들 모두는 예약 24/7 실험을 위해,나는 그것이 단지 인내의 문제라고 생각. 단지 장비 시간의 부족으로 인해 단순히 리튬 이온 배터리의 중성자 이미징의 몇 가지 인스턴스가 있었다.

이 추운 온도 문제에 특별히 사용 된 마지막 시간은 내가 믿는 2014 이고,여기에 기사입니다.

표제에도 불구하고,그들은 아직도 진짜로 세포가 얼기의 밑에 있을 때 삽입 보다는 오히려 도금을 일으키는 원인이 되는 인 무슨을 정확하게 해결하지 않았다.

흥미롭게도 리튬 이온 셀을 동결 이하로 충전하는 것이 실제로 가능하지만 0.02 기음(50 시간 이상 충전 시간)이하의 매우 낮은 전류에서만 충전 할 수 있습니다. 또한 상업적으로 이용 가능한 몇몇 이국적인 세포가 있습니다 특히 찬 온도에서 부과되어야 하기 위하여,보통 뜻깊은 비용에 디자인됩니다(다른 지역에 있는 세포의 성과의 점에서 모두 화폐로 그리고).

주: 나는 동결 온도 이하로 리튬 이온 배터리를 방전하는 것은 완벽하게 안전하다는 것을 추가해야합니다. 대부분의 셀은 -20 의 방전 온도 등급을 가지고 있습니다. ‘냉동’셀 충전 만 피해야합니다.