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    鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源

    低溫對鋰電池的性能有哪些影響?

    2021-03-01 ryder

    在所有的環境因素中,溫度對電池的充放電性能影響最大,鋰電池在電極/電解液界面上的電化學反應與環境溫度有關,電極/電解液界面被視為電池的心臟。低溫下,電解液的粘度降低。導電性下降,活性物質的活性也會降低。會使電解液的濃度差變大,極化加強,使充電提前終止。更緊要的是,鋰離子在碳負極的擴散速度會更慢。容易有鋰的析出。溫度下降,電極的反應速率也下降。假設電池電壓保持恒定,放電電流降低,電池的功率輸出也會下降。


    低溫對磷酸鐵鋰電池的影響


    目前,磷酸鐵鋰電池是使用在電動車上最多的電池,這種電池安全性高,單體壽命較長,但磷酸鐵鋰有一個致命的缺點,磷酸鐵鋰電池的低溫性能比其他技術體系的電池略差。低溫對磷酸鐵鋰的正負極、電解液和粘接劑等都存在影響。比如,磷酸鐵鋰正極本身電子導電性比較差,低溫環境下容易出現極化,從而降低電池容量;受低溫影響,石墨嵌鋰速度降低,容易在負極表面析出金屬鋰,倘若充電后擱置時間不足而投入使用,金屬鋰無法全部再次嵌入石墨內部,部分金屬鋰繼續存在負極的表面,極有可能形成鋰枝晶,影響電池安全;低溫下,電解液黏度會新增,鋰離子遷移阻抗也會隨之增大;此外,在磷酸鐵鋰的加工工藝中,粘接劑也是一個非常關鍵的因素,低溫對粘接劑的性能也會出現較大影響。


    低溫對鈦酸鋰電池的影響


    同樣是鋰電池,鈦酸鋰電池的低溫性能則比較優異。尖晶石結構的鈦酸鋰負極材料嵌鋰電位約1.5V,不會形成鋰枝晶,在充放電過程中體積應變小于1%。納米化的鈦酸鋰電池可大電流充放電,實現了低溫快充的同時又保障了電池的耐久性和安全性。比如,主打鈦酸鋰電池的銀隆新能源,其產品具備在-50-60℃的正常充放電能力。鈦酸鋰電池有著材料上的優點,它在低溫下依然可以實現快充,這種任性,其他材料電池很難學來。


    預加熱提高鋰電池的低溫性能


    面對低溫下鋰電池使用受限的局面,技術人員找到的應對策略是充電預熱,雖然是權宜之計,但對提高鋰電池的低溫性能有著分明的效果。


    低溫環境下對鋰電池充電或使用前,非得對電池進行預加熱。電動車車載的電池管理系統(BMS)對電池加熱的方式大體可分外部加熱與內部加熱兩大類。外部加熱方式有空氣加熱、液體加熱、相變材料加熱,以及熱阻加熱器或者熱泵加熱。這些加熱方式一般位于電池組中,或者設置在熱循環介質的容器中。內部加熱法加熱電池,則是通過交流電流激勵電池內部電化學物質,使電池本身出現熱量。

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