リチウムイオン電池と寒冷時の影響

リチウムイオン（Li-ion）バッテリーは、高出力と高エネルギー密度で構成されており、容量が増加し、優れた動作性能を発揮します。リチウムイオン電池は二次電池であるため、さまざまな用途で電源として使用されています。したがって、温度はリチウムイオン電池の性能に大きく影響するため、重要な役割を果たします。さらに、リチウムイオン電池の機能も制御します。

さらに、温度が異なれば、有害な影響も異なります。リチウムイオン電池を適切に管理するには、リチウムイオン電池の内部と外部の両方で異なる温度の影響を理解することが重要です。したがって、この記事では、リチウムイオン電池に対する低温の影響について説明し、それがリチウムイオン電池の性能をどのように変化させるかについても説明します。

低温はリチウムイオン電池に影響しますか？

リチウムイオン電池を搭載した機器を極低温で使用すると、電池寿命が大幅に不足します。この特性と効果は、低温で使用するとすべてのリチウムイオン電池で発生します。ただし、この効果は永続的ではありません。バッテリーの温度が正常範囲に戻ると、リチウムイオンバッテリーの性能も正常に戻ります。ただし、安全性を維持するために、低温でリチウムイオン電池を充電しないことをお勧めします。

3.2V 20A低温LiFePO4バッテリーセル-40℃3C放電容量≥70％充電温度：-20〜45℃放電温度：-40〜+ 55℃鍼灸試験合格-40℃最大放電率：3C

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リチウムイオン電池はどの温度で凍結しますか？

大部分のリチウムイオン電池の電解質は約？40°C（？40°F）で凍結することに注意してください。リチウムイオンは、-20°Cから約60°C（-4°Fから約140°F）の範囲の放電温度の範囲内で機能します。パフォーマンスは温度に基づいています。つまり、-20°C以下の温度でのレート能力が低下します。これは、電解質のインピーダンスが増加したためです。さらに、Li-ionバッテリーを低温で放電しても、バッテリーに悪影響を与えることはありません。 Li-ionは30°C（-22°F）の温度で使用でき、満足のいく結果が得られます。ただし、これらの温度のために容量が少なくなるのを補うために、より大きなパックが必要になります。

さらに、リチウムイオン電池は、5°Cから約45°C（41°Fから約113°F）で急速に充電できます。温度が5°C未満の場合は、充電電流を減らす必要があります。さらに、アノードの拡散速度が低いため、極端に低い凍結温度では充電できません。さらに、充電中、セルの内部抵抗により温度がわずかに上昇し、わずかな寒さを補います。すべてのバッテリーの内部抵抗は、冷えると上昇し、充電時間が著しく長くなります。

ただし、これらのバッテリーの多くのユーザーは、温度が0°C（32°F）を下回ると、民生用リチウムイオンバッテリーを充電できないことに気づいていません。バッテリーを正常に充電しているように見える場合でも、0°C未満で行われている充電中にアノードに金属リチウムメッキが行われる可能性があります。これは永続的であり、それ以上のサイクリングで削除することはできません。そのため、リチウムメッキを施したバッテリーは、さまざまなストレスの多い条件にさらされたときに故障しやすくなります。

さらに、リチウムイオンを氷点下で充電することに関しては、開発が進んでいます。確かに、充電は多くのリチウムイオン電池で可能ですが、非常に低い電流で可能です。特定の研究論文は、–30°C（–22°F）の温度で許容される充電率が約0.02Cであることを示唆しています。しかし、このような低電流では、充電時間は50時間以上に拡大し、明らかに非現実的です。ただし、–10°C（14°F）の温度で低い速度で充電できる特定のリチウムイオンがあります。

リチウムイオン電池を凍結すると電池の寿命を延ばすことができますか？

多くの専門家は、リチウムイオン電池を凍結することで電池の寿命を延ばす可能性を高めることができると信じています。この技術は、リチウム電池の寿命を延ばすと同時に、リチウム電池の使用をより安全にすることができると言われています。さらに、研究者たちは、この技術がバッテリーの柔軟性を高めることができると述べました。したがって、将来的には曲げ可能なガジェットやデバイスでの使用に適したものになります。

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研究者によって作成されたリチウムイオン電池を凍結するこの技術は、氷テンプレートまたは凍結鋳造として知られています。これは、リチウムベースのバッテリーの電解質の化学構造を専門家が操作または制御できるプロセスです。これにより、より適切なポータブルデバイス用のバッテリーを作成できるようになります。さらに、電気自動車とグリッドレベルのエネルギー貯蔵も強化されます。

現在、リチウム電池は、可燃性で電池の爆発を引き起こす危険性が高いことが知られている液体電解質で構成されています。したがって、これが研究者にこの問題の解決策を考え出すのに役立つ多くの研究を実施させ、新しい代替案を考え出すことによってこのような事件が起こらないようにした理由です。そのため、研究者たちは、豊富な情報に出くわした状況を改善するために、懸命にそして執拗に努力しました。したがって、彼らは、液体ではなく固体の電解質でバッテリーを構築する可能性を発見しました。この方法は、バッテリーをはるかに安全にします。したがって、フリーズキャストが作成されました。

さらに、リチウムベースのバッテリーは、高温、熱、または高い充電電圧にさらされることにより、悪影響を受けています。簡単に言えば、バッテリーが高温にさらされたり、完全に充電されたままになると、バッテリーは電荷を蓄積する能力を失う傾向があります。したがって、これらのバッテリーにかかる多くのストレスは、リチウムベースのバッテリーの寿命に深刻な影響を及ぼし、寿命を縮める傾向があります。一方、バッテリーを充電して熱から遠ざけた後、温度を下げた密閉された空間に保管すると、多くのプラスの効果があります。バッテリーが凍結するため、ストレスが解消されます。したがって、これは非常に有益であることがわかります。

現在、このオペレーションは生産および開発中です。さらに、研究者たちは現在、プロトタイプの構築に取り組んでいます。最終製品が成功した場合、これは電池業界の目覚ましい成果と見なされます。