磷酸鐵鋰電池低溫性能怎樣？影響磷酸鐵鋰電池低溫性能的原因有哪些？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-05-20 10:07
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磷酸鐵鋰電池低溫性能怎樣?
鋰電池在低溫環(huán)境下使用受到限制，除了因?yàn)榉烹娙萘繒?huì)嚴(yán)重衰退外，低溫下也不能對(duì)鋰電池進(jìn)行充電。在低溫充電時(shí)，電池石墨電極上的鋰離子的嵌入和鍍鋰反應(yīng)是同時(shí)存在的且相互競(jìng)爭(zhēng)。低溫條件下鋰離子在石墨中的擴(kuò)散被抑制，電解液的導(dǎo)電率下降，從而導(dǎo)致嵌入速率降低而在石墨表面上會(huì)使鍍鋰反應(yīng)更容易產(chǎn)生。
研究表明，一塊容量為3500mAh的電池，如果在-10℃的環(huán)境中工作，經(jīng)過(guò)不到100次的充放電循環(huán)，電量將急劇衰減至500mAh，基本就報(bào)廢了。也就是說(shuō)，在-10℃的工作環(huán)境中，如果一輛電動(dòng)汽車每天充放電一次，那么三個(gè)月后電池就得報(bào)廢換新的了。
影響磷酸鐵鋰電池低溫性能的原因
?、闭龢O結(jié)構(gòu)
正極材料的三維結(jié)構(gòu)制約著磷酸鐵鋰電池的擴(kuò)散速率，低溫下影響尤其明顯。不同正極材料具有不同的三維結(jié)構(gòu)，目前用作電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的正極材料主要是磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元材料和錳酸鋰。磷酸鐵鋰電池在-20℃的放電容量只能達(dá)到常溫容量的67.38%，而鎳鈷錳三元電池能夠達(dá)到70.1%。
?、哺呷埸c(diǎn)溶劑
由于電解液混合溶劑中存在高熔點(diǎn)溶劑，鋰電池電解液在低溫環(huán)境下黏度增大，當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)會(huì)發(fā)生電解液凝固現(xiàn)象，導(dǎo)致鋰離子在電解液中傳輸速率降低。
?、充囯x子擴(kuò)散速率
低溫環(huán)境下鋰離子在石墨負(fù)極中的擴(kuò)散速率降低。低溫環(huán)境下鋰離子電池的電荷遷移阻抗增大，導(dǎo)致鋰離子在石墨負(fù)極中的擴(kuò)散速率降低是影響磷酸鐵鋰電池低溫性能的重要原因。
?、碨EI膜
低溫環(huán)境下，磷酸鐵鋰電池負(fù)極的SEI膜增厚，SEI膜阻抗增大導(dǎo)致鋰離子在SEI膜中的傳導(dǎo)速率降低，最終鋰離子電池在低溫環(huán)境下充放電形成極化降低充放電效率。
5.生產(chǎn)環(huán)境
磷酸鐵鋰電池做為一個(gè)化工原料眾多、工藝繁雜的高科技產(chǎn)品，其生產(chǎn)環(huán)境對(duì)溫度、濕度、粉塵等都有很高的要求，如果沒(méi)有控制到位，電池品質(zhì)將出現(xiàn)波動(dòng)。
總結(jié)：目前多因素影響著磷酸鐵鋰電池的低溫性能，如正極的結(jié)構(gòu)、鋰離子在電池各部分的遷移速率、SEI膜的厚度及化學(xué)成分以及電解液中鋰鹽和溶劑的選擇等。低溫性能限制了鋰離子電池在電動(dòng)汽車領(lǐng)域、軍工領(lǐng)域及極端環(huán)境中的應(yīng)用，開(kāi)發(fā)低溫性能優(yōu)異的鋰電池是市場(chǎng)的迫切需求。
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