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太阳能锂电池耐高温吗

2023-03-06

太阳能锂电池的工作环境温度是:-20℃~55℃。大多数太阳能电池在20℃~60℃之间可以正常工作。在高温条件下,锂离子电池会变软,影响充电的效率,缩短使用寿命,降低放电的性能。 太阳能锂电池是以锂离子电池作为基本电极材料的二次电池,是目前广泛应用于光伏发电系统的一种主要储能电源。与铅酸蓄电池相比,它具有能量密度高、循环寿命长、使用安全可靠、免维护和无环境污染等优点。目前已成为替代铅酸蓄电池的新能源产品之一。 太阳能锂电池在高温下工作时,容易产生大量热量,使电解质溶液温度升高。由于电极材料及电解质发生分解反应产生大量气体和热,使电池容量下降;严重时会使极板变形、正负极片发生膨胀或粉化,导致短路和起火爆炸。



   1、高温对锂电池性能的影响


   随着温度的升高,锂电池的容量逐渐降低,在高温环境中,充电效率低,充电时间延长。电池内部有气体产生。充电时,电极表面会生成一层不能完全分解的氧化物,电池内部存在少量的氢气,而氢原子容易被电解液吸收形成氢气。由于电池内部发生反应形成大量气体和热量,导致电池内压升高。在这种情况下,电池内部产生气体后不能及时排出,会导致电池内部压力升高。当压力达到一定值时,锂离子会从固体电解质中脱离出来,析出并与电解液结合形成锂离子-电解液复合物[LixO2 (xO2=2)]。由于液体电解质具有较强的流动性和渗透性,会从正负极之间的孔隙中析出锂盐。这些锂盐的溶解度随着温度的升高而下降。



   2、合理控制温度


   太阳能电池组件的工作温度在一定范围内,可以保证其使用寿命。 一般认为,太阳能电池组件的正常工作温度为25℃,但要保证在-5℃至40℃范围内正常使用。实际使用中,根据实际情况设置允许温度上限和下限,尽量保证在允许范围内使用。 要保证太阳能电池组件安全使用,必须防止过充、过放。工作中应每隔20小时为其充一次电,但每次充电时间不超过2小时。充电过程中要有专人看管。锂电池温度超过45℃时应停止充电,并及时采取降温措施;当温度高于50℃时,应立即停止充电和放电。在工作中还应注意不要长时间过充、过放。否则会导致电池发热甚至起火爆炸。 太阳能电池组件工作环境温度过高或过低,都会对电池容量产生影响。



   3、改善高温的办法


1、在生产过程中,可以通过调整电解液的配方来控制温度。将有机溶剂的含量提高到一定程度,使电池在高温下工作时,其反应热减少,并且温度上升速度减慢。

2、为了使锂电池工作在适宜的温度范围内,可采用新型的电解质和添加剂,如聚醚或聚酯类聚合物添加剂、氟化物添加剂等。这些添加剂都是化学物品,只要使用适量,就不会对电池造成伤害。新型电解质和添加剂不会有任何对人体有害的物质,它们与电池的兼容性非常好,并且不会产生任何安全隐患。这种新的电解质和添加剂已在多家电池公司投入使用。

3、为了降低高温对电池的影响,可以采用一些辅助设备来冷却系统。如空调系统、风扇和热交换器等。 

4、采用一些新工艺可以提高电池的使用寿命,例如用陶瓷隔膜代替天然石墨隔膜;用钛酸锂作为锂离子电池负极材料;用聚偏氟乙烯(PVDF)制成锂离子电池电解液等。

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