Деградация катодов в литий-ионных аккумуляторах при высоких температурах обусловлена несколькими химическими процессами:

Температурная активизация реакций: При повышении температуры скорость химических реакций увеличивается, что может привести к нежелательным процессам, таким как разложение электролита, окисление активных материалов катода и анода, а также взаимодействие с поверхностными пленками.

Деградация активных материалов: Некоторые катодные материалы, такие как литий-кобальтовый оксид (LiCoO2), могут разрушаться при высоких температурах, что приводит к потере их электропроводности и емкости. Это может быть связано с образованием нестабильных фаз или потерей лития.

Образование газов: Разложение электролита может приводить к образованию газов (например, углекислого газа или водорода), что может привести к увеличению давления внутри аккумулятора, его взрыву или утечке электролита.

Повышенный процесс SEI (Solid Electrolyte Interphase): При высоких температурах происходит увеличение скорости образования и разложения SEI, что может ухудшить проводимость и увеличить внутреннее сопротивление аккумулятора.

Для предотвращения деградации катодов при высоких температурах можно применять следующие подходы:

Оптимизация состава электролита: Использование электролитов, устойчивых к высоким температурам, может минимизировать деградацию. Например, добавление солей или разбавителей, которые повышают термостабильность.

Использование более стабильных катодов: Применение катодных материалов, которые менее подвержены деградации при высоких температурах (например, с использованием никель-можжевельниковых катодов вместо литий-кобальтовых).

Улучшение конструктивных элементов: Оптимизация конструкции аккумулятора для повышения теплоотведения и уменьшения локальных температурных пиков.

Терморегуляция: Внедрение систем активного или пассивного охлаждения в аккумуляторные системы.

Контроль условий эксплуатации: Ограничение работы аккумуляторов в температурных режимах, превышающих заданные значения, а также создание алгоритмов управления зарядкой и разрядкой, которые учитывают температурные условия.

Таким образом, глубокое понимание термохимии и физики работы литий-ионных аккумуляторов позволяет разрабатывать эффективные стратегии для повышения их стабильности и долговечности при высоких температурах.