Ličio jonų baterijų naudojimas žemoje temperatūroje yra ribotas, nes jų iškrovimo pajėgumas labai sumažės ir jų negalima įkrauti esant žemai temperatūrai. Įkrovimo žemoje temperatūroje metu ličio jonų įterpimas ant akumuliatoriaus grafito elektrodo ir ličio dengimo reakcija egzistuoja ir konkuruoja tarpusavyje. Esant žemai temperatūrai, ličio jonų difuzija grafite yra slopinama, sumažėja elektrolito laidumas, todėl sumažėja įterpimo greitis. Labiau tikėtina, kad grafito paviršiuje įvyks ličio dengimo reakcija.
Tyrimai parodė, kad 3500 mAh talpos akumuliatoriaus, kuris naudojamas -10 laipsnio aplinkoje, po mažiau nei 100 įkrovimo ir iškrovimo ciklų, akumuliatoriaus talpa smarkiai sumažės iki 500 mAh ir iš esmės yra atiduodama į metalo laužą. Tai reiškia, kad -10 laipsnio darbo aplinkoje, jei elektromobilis įkraunamas ir iškraunamas kartą per dieną, po trijų mėnesių akumuliatorių reikės išmesti ir pakeisti nauju.
Priežastys, turinčios įtakos ličio geležies fosfato baterijų veikimui žemoje temperatūroje:
1. Teigiama elektrodo struktūra
Teigiamo elektrodo medžiagos trimatė struktūra riboja ličio geležies fosfato baterijų difuzijos greitį, ypač esant žemai temperatūrai. Skirtingos teigiamų elektrodų medžiagos turi skirtingą trimatę struktūrą. Šiuo metu svarbios teigiamų elektrodų medžiagos, naudojamos elektromobilių ličio jonų akumuliatoriuose, yra ličio geležies fosfatas, nikelio kobalto mangano trikomponentės medžiagos ir ličio mangano oksidas. Ličio geležies fosfato baterijų iškrovimo talpa gali siekti tik 67,38 % kambario temperatūros talpos esant -20 laipsniui , o nikelio kobalto mangano trikomponentės baterijos gali siekti 70,1 %.
2. Aukštos lydymosi temperatūros tirpiklis
Dėl aukštos lydymosi temperatūros tirpiklių mišraus elektrolito tirpiklyje, ličio jonų akumuliatoriaus elektrolito klampumas didėja esant žemai temperatūrai. Kai temperatūra yra per žema, elektrolitas kietėja, todėl sumažėja ličio jonų perdavimo elektrolite greitis.
3. Ličio jonų difuzijos greitis
Ličio jonų difuzijos greitis grafito neigiamuose elektroduose mažėja esant žemai temperatūrai. Dėl padidėjusios ličio jonų baterijų įkrovos perdavimo varžos žemos temperatūros aplinkoje sumažėja ličio jonų difuzijos greitis neigiamame grafito elektrode, o tai yra svarbi priežastis, daranti įtaką ličio geležies fosfato baterijų veikimui žemoje temperatūroje.
4. SEI membrana
Esant žemai temperatūrai, SEI plėvelė ant ličio geležies fosfato akumuliatorių neigiamo elektrodo sustorėja, o SEI plėvelės varža didėja, todėl SEI plėvelėje sumažėja ličio jonų laidumo greitis. Galiausiai įkrovimo ir iškrovimo metu žemos temperatūros aplinkoje susidariusi poliarizacija sumažina įkrovimo ir iškrovimo efektyvumą.
5. Gamybos aplinka
Ličio geležies fosfato baterijos, kaip aukštųjų technologijų produktas su daugybe cheminių žaliavų ir sudėtingų procesų, turi aukštus temperatūros, drėgmės, dulkių ir kitų gamybos aplinkos veiksnių reikalavimus. Jei nebus tinkamai kontroliuojama, akumuliatoriaus kokybė svyruos.
Santrauka: Šiuo metu ličio geležies fosfato baterijų veikimą žemoje temperatūroje veikia keli veiksniai, tokie kaip teigiamo elektrodo struktūra, ličio jonų migracijos greitis įvairiose akumuliatoriaus dalyse, SEI plėvelės storis ir cheminė sudėtis, ir ličio druskų bei tirpiklių elektrolite parinkimas. Eksploatacinės savybės žemoje temperatūroje riboja ličio jonų akumuliatorių naudojimą elektrinėse transporto priemonėse, specialiose srityse ir ekstremaliose aplinkose. Rinkoje skubiai reikia sukurti ličio jonų baterijas, pasižyminčias puikiu našumu žemoje temperatūroje.
