リチウムイオン電池の温度範囲の調査

重要な要素として、温度はリチウムイオン電池の性能に大きな影響を与え、リチウムイオン電池の使用を制限します。実際、温度の条件が異なれば、悪影響も異なります。適切なバッテリー管理のためには、リチウムイオンバッテリー内の正確な温度測定と温度の影響を理解することが重要です。リチウムイオンは最先端のバッテリー技術であり、近い将来もそうし続けるでしょう。巨大な市場は、同社が安全性と性能でリチウムイオンを打ち負かすことができるバッテリーを発売するのを待っています。

この研究では、低温および高温範囲でのリチウムイオン電池に対する温度の影響について説明します。

リチウムイオン電池の安全な動作温度はどれくらいですか？

リチウムイオン電池を使用できる安全な動作温度は10°Cから55°Cですが、リチウムイオン電池の充電は5°Cから45°Cの間で行う必要があります。

リチウム電池の「害」は、エクスカーションが規定の制限を超える距離と長さ、および放電または再充電のどちらであるかによって、多次元の連続体に沿って低下します。これらは反対の化学反応であるためです。

一部のバッテリーケミストリーは、一部のエクスカーションの推奨制限よりも寛容です。リチウムのような他のものは、はるかに耐性がありませんが、それらのはるかに高いエネルギー密度のために、業界はリチウムベースのバッテリーを続けています。

熱暴走はリチウムにとって非常に現実的なリスクです。これは、人々がリチウムベースのバッテリーを「破裂」させ、外向きに飛ぶ榴散弾ではあまり爆発せず、非常に暖かい火傷で近くの他の物質をすばやく発火させる場合に起こります。 。まだ燃焼していない高い白熱温度での持続的な「くすぶり」が周囲の物質にも発火する可能性がある点に達するまで、リスクが存在します。この種のことは、他のリチウム事件の中でもとりわけ、貨物倉にリチウムイオン電池を搭載した飛行機を降ろしました。

そうですね、充電中のリチウムの理想的な限界は45°C以下、放電中はおそらく50°Cと考えられていますが、多くの研究者は、新しい大きなリチウム電池デバイスのいくつか（Tesla Powerwallなど、魅力が少なく、通常は商用および産業用アプリケーションに使用されます）50°C、さらには55°Cの容量を魅了し、実際に生きている電子を怖がらせます。

同様に、特に負荷の場合は、通常、0°C未満で使用しないことをお勧めします。これらの寒い時期に放電すると、バッテリー自体の内部抵抗によってバッテリーがいくらか暖まります。これは有益です。

それでも、ロードは+ 5°C〜 + 45°Cのバッテリー温度でのみ実行する必要があります。バッテリーの保管温度範囲は室温であり、この範囲外にブースト負荷がないことを保証するために、制限を示すのに役立つバッテリーセンサーが使用されます。

リチウムイオン電池はどの温度で爆発しますか？

通常、リチウムイオン電池は高温で動作しますが、長時間熱にさらされると電池が破損する可能性があります。リチウムイオン電池が爆発する温度は1000°F、つまり538°Cです。

リチウムイオン電池が爆発するのはなぜですか？

リチウムイオン電池は通常、製造上の欠陥により爆発しますが、根本的な問題は、リチウムイオン電池がコンパクトなパッケージに大量の電力を含んでいることです。そのため、デバイスからテスラの電気自動車まで、ほとんどすべてで使用されています。

リチウムイオン電池のエネルギー密度は、キログラムあたり約160ワット時間（Wh / kg）で、新しいアルカリ電池や充電式NiCad電池の約2倍です。この電力を生成するために3つの主要なコンポーネントに依存しています：金属酸化物で作られた負に帯電したカソード、グラファイトで作られた正に帯電したアノード、および電荷が2つの極の間を通過できるようにするリチウム塩を含む溶媒である液体電解質。

学校の教室の2人のトラブルメーカーを分離する必要があるように、カソードとアノードを物理的に分離する必要があります。厚さ10ミクロンの透過性ポリエチレンセパレーターを使用すると、リチウムイオン電池がこれを実現します。バッテリーが改善され、設計者がより多くの電力をより小さなパッケージに詰め込もうとしている場合、薄いプラスチックセパレーターは限界まで課税されます。

このようにして、セパレーターは実際に薄くなり、それが発生するとバッテリーがより脆弱になり、セパレーターが壊れます。その結果、セパレータが壊れたときに短絡が発生し、サーマルランウェイと呼ばれるプロセスが開始されます。アブラハムによれば、これは火災が始まる主要な方法の1つです。バッテリー内の化学物質が熱くなり始め、セパレーターがさらに劣化する可能性があります。最後に、バッテリーは1,000°Fを超える温度に達する可能性があります。その時点で、空気中の酸素にさらされると、可燃性電解液が発火したり、爆発したりする可能性があります（バッテリーが爆発します）。

これらの壊滅的な失敗は、リチウムイオン電池の終わりを意味しますか？しかし同時に、セキュリティも懸念事項であり、バッテリーの設計は多くの要因の1つにすぎず、電力密度、バッテリー寿命、充電効率などの他の多くの要因を改善することで、リチウムイオンバッテリーを引き続き使用できます。バッテリーの最先端技術を継続しています。

熱はリチウムイオン電池に影響を与えますか？

はい、熱はバッテリーの最悪の敵であるため、熱はリチウムイオンバッテリーに影響を与えます。

高温ではリチウムイオンはうまく機能しますが、過度の熱暴露はその耐久性を制限します。ガス発生は高温で充放電するため、円筒形セルがオーバーフローし、ポーチセルが膨張する可能性があります。 50°C（122°F）を超える負荷は、多くの充電器で禁止されています。

一部のリチウムベースのパックは、当面は高温で冷却されます。これは、137°C（280°F）で最大20分間のオートクレーブ滅菌の一部として滅菌される手術器具のバッテリーを指します。石油とガスの掘削はまた、水圧破砕プロセスの一環としてバッテリーを高温にさらします。

結論

したがって、温度はリチウムイオン電池の動的効率に影響を与える重要な要因であり、適切な方法で使用された場合、リチウムイオン電池の長寿命に重要な役割を果たしていると結論付けることができます。この研究の目的は、リチウムイオン電池の動的特性に対する温度の影響を調査することでした。また、高温条件下では、温度差や電圧差が大きくなり、電池間の不整合が悪化することがわかります。