Li-ion на морозе, Что делать когда нельзя, но надо. Опции

[ArtemKAD]

Ни кто не подскажет причину запрета заряда литиевых АКБ при отрицательных температурах? Интересует физика(химия) этих ограничений.

[GefarD]

А видеорегистраторы с акб зачем тогда разрабатывают?

[Огурцов]

Интересует физика(химия) этих ограничений.

вся химия падает в два раза на каждые десять градусов
при -40 ток заряда/разряда придётся снизить в 64 раза - оно вам надо ?

[ArtemKAD]

вся химия падает в два раза на каждые десять градусов
при -40 ток заряда/разряда придётся снизить в 64 раза - оно вам надо ?

Снизить ток заряда - не проблема, т.к. всё равно АКБ стоит как резервный источник и времени на зарядку вагон. Интересует только-ли этим ограничивается.

[Myron]

Снизить ток заряда - не проблема, т.к. всё равно АКБ стоит как резервный источник и времени на зарядку вагон. Интересует только-ли этим ограничивается.

Если нет проблем с током заряда, а возможно также временем заряда, временем разряда, мах. током разряда, емкостью, кол-вом циклов (деградирование), необходимыми размерами батареи и пр. при негативных температурах, то зачем поднимать тему? Вся теория расписана в интернете. В теме не было раскрыто, что нужно и важно и как много этого должно быть в цифрах.
Например, ток разряда и емкость также быстро уменьшаются, примерно в 3 (а то и 4) раза при -20С от 25С. А дальше по температуре вообще катастрофически падают. Считается, что внутреннее сопротивление растет так (или проводимость электролита падает, причем логарифмически - см. график внизу и заметьте, там вертикальная шкала логарифмическая).
Например:
http://ecec.mne.psu.edu/Pubs/047304JES%202013.pdf
http://data.energizer.com/pdfs/temperat.pdf

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Ydaloj]

Что делать когда нельзя, но надо.

Заменить АКБ на литий-титанатные. Есть отдельные марки, умеющие работать до -50, в т.ч. нормально заряжаться.

[ArtemKAD]

Литий-титанатные не подходят по критериям габаритов, доставабельности, цены и емкости.

см. график внизу и заметьте, там вертикальная шкала логарифмическая).

Ну, с учетом того, что горизонтальная там в Кельвинах(273 от 253 не сильно отличаются) это не столь катастрофически. Больше интересно к примеру как зависит скорость роста дендритов от тока зарядки и можно ли этому как-то помешать.

[Myron]

Ну, с учетом того, что горизонтальная там в Кельвинах(273 от 253 не сильно отличаются) это не столь катастрофически.

Конечно это не кончик света. Кому что важно. Мне, например, важно иметь -55С, а -10С недостаточно. А у вас, похоже, и проблем нет. Запрос только по теории. Ничем помочь не могу.

Больше интересно к примеру как зависит скорость роста дендритов от тока зарядки и можно ли этому как-то помешать.

Только уменьшая Его. А по другому нельзя.

[Огурцов]

Литий-титанатные не подходят по критериям габаритов

вы же сказали, что рост габаритов в 64 раза для вас не проблема

Снизить ток заряда - не проблема

[yuri.job]

Стандартная li-ion батарея(аккум) включает в сбя такую штуку, как электролит. это по сути - соли лития в некотором органическом растворителе. Так вот при низких температурах, в зависимости от конструктива ячейки и того, какую химию применяли для электролита - существует опасность кристаллизации этого самого электролита (частиц воды в нем) с последующим повреждением сепаратора, что в свою очередь приводит к внутреннему КЗ ячейки.
Т.е. на типовой потребительский литий "запрет" использования на морозе растет из, я бы сказал, конструктивных особенностей самой ячейки.

Так же есть нюанс, что ячейку на морозе скорее получится разрядить, чем зарядить, связано это с тем, что есть такая штука, которая называется charge-transfer resistance, и есть еще такая штука, как bulk resistance, собственно это основные компоненты внутреннего сопротивления ячейки, так вот bulk это объемное сопротивление, и при 25гр.С. оно является доминирующим при протекании тока через ячейку, и для разряда и для заряда, но вот ведь подстава, при температуре ниже 10гр.С, charge-transfer resistance, сопротивление перезарядки существенно (становится доминирующим) вырастает для УЖЕ РАЗРЯЖЕННОЙ ячейки, и не сильно вырастает для ЕЩЁ ЗАРЯЖЕННОЙ. таким образом литий скорее получится разрядить на морозе и вряд ли получится зарядить, т.к. из за сильно возросшего внутреннего сопротивления ячейка просто "не возьмет" заряд. никакой.

Вариант использования лития на морозе - подогрев ячеек при заряде. В тесле именно так и делается.

ЗЫ.
Если есть возможность - поставьте свинец и не парьтесь, он хоть и тяжелый, не сильно емкий, зато официально прекрасно себя чувствует на -40 и даже на -65. есть ячейки по 2В, типа D. а еще зарядник для него - плевое дело.

Сообщение отредактировал yuri.job - Nov 28 2017, 09:52

[GefarD]

А обычный свинцовый( например стартерный) акк можно заряжать на морозе?

[Herz]

А обычный свинцовый( например стартерный) акк можно заряжать на морозе?

А когда Вы в мороз ездите на авто, разве он не заряжается?

[ArtemKAD]

Стандартная li-ion батарея(аккум) включает в сбя такую штуку, как электролит. это по сути - соли лития в некотором органическом растворителе. Так вот при низких температурах, в зависимости от конструктива ячейки и того, какую химию применяли для электролита - существует опасность кристаллизации этого самого электролита (частиц воды в нем) с последующим повреждением сепаратора, что в свою очередь приводит к внутреннему КЗ ячейки.
Т.е. на типовой потребительский литий "запрет" использования на морозе растет из, я бы сказал, конструктивных особенностей самой ячейки.

Не согласен. Хранить и разряжать никто не запрещал. Иначе нельзя было-бы батареи даже хранить. "Запрет" исключительно в зарядке при минусах.
Вот и интересна физика такого запрета. В чем сложность. Если надо откорректировать пороги/ток это одно, а если принципиальное ограничение, тогда останется только нагреть перед зарядкой.

[GefarD]

Как то не особо. Подкапотное пространство в принципе быстро прогревается.
А вот если ДЭС стоит на дежурстве и к ней подходит напрядение сети которое питает систему хранения акк в мороз же в контейнере должно быть холодно или там подогревают акк?

[V_G]

Не знаю, кто такой ДЭС, но литиевый акк Ниссана Лиф подогревается при отрицательных температурах при зарядке