L'environnement d'utilisation des batteries lithium-polymère influe considérablement sur leur durée de vie. Parmi les facteurs en jeu, la température ambiante est primordiale. Une température ambiante trop basse ou trop élevée peut réduire significativement la durée de vie des batteries Li-polymère. Dans les applications de batteries de puissance et celles où la température joue un rôle majeur, une gestion thermique des batteries Li-polymère est indispensable pour optimiser leur rendement.

Causes des variations de température interne d'une batterie Li-polymère

PourBatteries lithium-polymèreLa chaleur interne générée se compose de chaleur de réaction, de chaleur de polarisation et de chaleur par effet Joule. L'une des principales causes de l'élévation de température d'une batterie lithium-polymère est l'augmentation de température due à sa résistance interne. De plus, la forte densité des cellules chauffées entraîne une concentration de chaleur plus importante au centre et moindre en périphérie, ce qui accentue le déséquilibre thermique entre les cellules.

méthodes de régulation de température des batteries au lithium polymère

1. Réglage interne

Le capteur de température sera placé à l'endroit le plus représentatif, celui où la variation de température sera la plus importante, notamment aux températures les plus élevées et les plus basses, ainsi qu'au centre de la zone d'accumulation de chaleur la plus importante de la batterie au lithium polymère.

1. Réglementation externe

Régulation du refroidissement : Actuellement, compte tenu de la complexité du système de gestion thermique des batteries lithium-polymère, la plupart d’entre elles optent pour un refroidissement par air simple. Afin d’assurer une dissipation thermique uniforme, la plupart privilégient une ventilation parallèle.

1. Régulation de la température : la structure de chauffage la plus simple consiste à ajouter des plaques chauffantes sur le dessus et le dessous de la batterie Li-polymère pour la chauffer. Il existe également une ligne chauffante avant et après chaque batterie Li-polymère, ou encore l’utilisation d’un film chauffant enroulé autour de celle-ci.Batterie lithium-polymèrepour le chauffage.

Les principales raisons de la réduction de la capacité des batteries lithium-polymère à basses températures

1. Faible conductivité de l'électrolyte, faible mouillage et/ou perméabilité du diaphragme, migration plus lente des ions lithium, vitesse de transfert de charge plus lente à l'interface électrode/électrolyte, etc.

2. De plus, l'impédance de la membrane SEI augmente à basse température, ce qui ralentit le passage des ions lithium à travers l'interface électrode/électrolyte. Cette augmentation d'impédance s'explique notamment par le fait que, à basse température, les ions lithium se détachent plus facilement de l'électrode négative et s'y fixent plus difficilement.

3. Lors de la charge, du lithium métallique apparaît et réagit avec l'électrolyte pour former un nouveau film SEI qui recouvre le film SEI d'origine, ce qui augmente l'impédance de la batterie et entraîne ainsi une diminution de sa capacité.

Effets des basses températures sur les performances des batteries lithium-polymère

1. Faibles performances de charge et de décharge à basse température

Lorsque la température diminue, la tension de décharge moyenne et la capacité de décharge debatteries lithium-polymèresont réduites, notamment lorsque la température est de -20 ℃, la capacité de décharge de la batterie et la tension de décharge moyenne diminuent plus rapidement.

2. Faibles températures sur les performances du cycle

La capacité de la batterie diminue plus rapidement à -10 °C et n'atteint plus que 59 mAh/g après 100 cycles, soit une perte de 47,8 %. La batterie, initialement déchargée à basse température, est ensuite testée à température ambiante par des cycles de charge et de décharge afin d'évaluer sa capacité de récupération. Celle-ci atteint 70,8 mAh/g, soit une perte de 68 %. Ces résultats montrent que les cycles à basse température ont un impact significatif sur la récupération de la capacité de la batterie.

3. Impact des basses températures sur les performances de sécurité

La charge des batteries au lithium polymère est un processus où les ions lithium migrent de l'électrode positive à travers l'électrolyte contenu dans le matériau négatif. Ces ions lithium se fixent à l'électrode négative par polymérisation, chaque ion lithium étant capturé par six atomes de carbone. À basse température, l'activité de la réaction chimique est réduite, la migration des ions lithium ralentit et ceux présents à la surface de l'électrode négative, non incorporés, sont réduits en lithium métallique. Il se forme alors des dendrites de lithium à la surface de l'électrode négative, susceptibles de perforer la membrane et de provoquer un court-circuit, endommageant ainsi la batterie et pouvant entraîner des accidents.

Enfin, nous tenons à vous rappeler qu'il est fortement déconseillé de charger les batteries lithium-polymère en hiver par basses températures. En effet, les ions lithium présents sur l'électrode négative peuvent cristalliser et perforer la membrane, provoquant ainsi un micro-court-circuit qui affecte la durée de vie et les performances de la batterie, voire une explosion. C'est pourquoi certaines personnes affirment que leur batterie lithium-polymère ne se charge pas en hiver ; cela est dû au système de gestion de la batterie, qui assure la protection du produit.