Litija jonu akumulatoru izmantošana zemas temperatūras vidē ir ierobežota, jo to izlādes jauda ievērojami samazināsies un tos nevar uzlādēt zemā temperatūrā. Lādēšanas laikā zemā temperatūrā litija jonu ievietošana uz akumulatora grafīta elektroda un litija pārklājuma reakcija pastāv līdzās un konkurē savā starpā. Zemas temperatūras apstākļos litija jonu difūzija grafītā tiek kavēta, un elektrolīta vadītspēja samazinās, kā rezultātā samazinās ievietošanas ātrums. Uz grafīta virsmas, visticamāk, notiks litija pārklājuma reakcija.
Pētījumi liecina, ka akumulators ar ietilpību 3500 mAh, ja tas tiek darbināts -10 grādu vidē, pēc mazāk nekā 100 uzlādes un izlādes cikliem strauji samazināsies akumulatora jauda līdz 500 mAh, un tas būtībā tiek nodots metāllūžņos. Proti, -10 grādu darba vidē, ja elektriskais transportlīdzeklis tiek uzlādēts un izlādēts reizi dienā, akumulators pēc trim mēnešiem būs jānodod metāllūžņos un jānomaina ar jaunu.
Iemesli, kas ietekmē litija dzelzs fosfāta akumulatoru darbību zemā temperatūrā:
1. Pozitīva elektroda struktūra
Pozitīvā elektroda materiāla trīsdimensiju struktūra ierobežo litija dzelzs fosfāta bateriju difūzijas ātrumu, īpaši zemā temperatūrā. Dažādiem pozitīvo elektrodu materiāliem ir dažādas trīsdimensiju struktūras. Pašlaik svarīgi pozitīvo elektrodu materiāli, ko izmanto litija jonu akumulatoros elektriskajiem transportlīdzekļiem, ir litija dzelzs fosfāts, niķeļa kobalta mangāna trīskārši materiāli un litija mangāna oksīds. Litija dzelzs fosfāta akumulatoru izlādes jauda var sasniegt tikai 67,38% no istabas temperatūras jaudas pie -20 grādiem, savukārt niķeļa kobalta mangāna trīskāršo akumulatoru jauda var sasniegt 70,1%.
2. Augstas kušanas temperatūras šķīdinātājs
Tā kā elektrolīta jauktajā šķīdinātājā ir augstas kušanas temperatūras šķīdinātāji, litija jonu akumulatora elektrolīta viskozitāte palielinās zemā temperatūrā. Ja temperatūra ir pārāk zema, notiek elektrolīta sacietēšana, kā rezultātā samazinās litija jonu caurlaidības ātrums elektrolītā.
3. Litija jonu difūzijas ātrums
Zemas temperatūras apstākļos litija jonu difūzijas ātrums grafīta negatīvajos elektrodos samazinās. Litija jonu akumulatoru lādiņa pārneses pretestības palielināšanās zemas temperatūras vidē samazina litija jonu difūzijas ātrumu grafīta negatīvajā elektrodā, kas ir svarīgs iemesls, kas ietekmē litija dzelzs fosfāta akumulatoru darbību zemā temperatūrā.
4. SEI membrāna
Zemas temperatūras vidē SEI plēve uz litija dzelzs fosfāta akumulatoru negatīvā elektroda sabiezē, un SEI plēves pretestība palielinās, kā rezultātā SEI plēvē samazinās litija jonu vadītspēja. Galu galā polarizācija, kas veidojas uzlādes un izlādes laikā zemas temperatūras vidē, samazina uzlādes un izlādes efektivitāti.
5. Ražošanas vide
Kā augsto tehnoloģiju produkts ar daudzām ķīmiskām izejvielām un sarežģītiem procesiem, litija dzelzs fosfāta akumulatoriem ir augstas prasības attiecībā uz temperatūru, mitrumu, putekļiem un citiem faktoriem ražošanas vidē. Ja tas netiek pareizi kontrolēts, akumulatora kvalitāte mainīsies.
Kopsavilkums: Pašlaik litija dzelzs fosfāta akumulatoru darbību zemā temperatūrā ietekmē vairāki faktori, piemēram, pozitīvā elektroda struktūra, litija jonu migrācijas ātrums dažādās akumulatora daļās, SEI plēves biezums un ķīmiskais sastāvs, un litija sāļu un šķīdinātāju atlase elektrolītā. Zemas temperatūras veiktspēja ierobežo litija jonu akumulatoru izmantošanu elektrisko transportlīdzekļu jomā, īpašos laukos un ekstremālās vidēs. Tirgū ir steidzami nepieciešams izstrādāt litija jonu akumulatorus ar izcilu veiktspēju zemā temperatūrā.
