磷酸鐵鋰電池低溫性能低劣的原因有哪些？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-06-04 20:41
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1、生產(chǎn)環(huán)境
磷酸鐵鋰電池做為一個化工原料眾多、工藝繁雜的高科技產(chǎn)品，其生產(chǎn)環(huán)境對溫度、濕度、粉塵等都有很高的要求，如果沒有控制到位，電池品質(zhì)將出現(xiàn)波動。
2、導電性差、鋰離子擴散速度慢
高倍率充放電時，實際比容量低，這個問題是制約磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個難點。磷酸鐵鋰之所以這么晚還沒有大范圍的應用，這是一個主要的問題。
3、材料方面的影響
磷酸鐵鋰正極本身電子導電性比較差，另外比較容易產(chǎn)生極化，降低容量的發(fā)揮；負極這塊主要是低溫充電，因為它會影響到安全性問題；電解液這一塊，可能低溫下黏度會增大，鋰離子遷移阻抗會增大；第四個就是粘結(jié)劑，現(xiàn)這個對電池的低溫性能影響也是比較大的。
4、正極材料
正極材料的三維結(jié)構(gòu)制約著磷酸鐵鋰電池的擴散速率，低溫下影響尤其明顯。研究發(fā)現(xiàn)磷酸亞鐵鋰電池與鎳鈷錳三元電池在-20℃的放電性能，發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰電池在-20℃的放電容量只能達到常溫容量的67.38%，而鎳鈷錳三元電池能夠達到70.1%。
5、高熔點溶劑
由于鋰電池電解液混合溶劑中存在高熔點溶劑，鋰離子電池電解液在低溫環(huán)境下黏度增大，當溫度過低時會發(fā)生電解液凝固現(xiàn)象，導致磷酸鐵鋰電池在電解液中傳輸速率降低。
6、SEI膜
低溫環(huán)境下，磷酸鐵鋰電池負極的SEI膜增厚，SEI膜阻抗增大導致鋰離子在SEI膜中的傳導速率降低，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。
影響磷酸鐵鋰電池一致性的因素：
1)原材料的品質(zhì)：特別是磷酸鐵鋰材料系新生事物，其制造設(shè)備、合成工藝都不安全成熟、品質(zhì)易出現(xiàn)波動，導致電池產(chǎn)品一致性受到影響。
2)生產(chǎn)環(huán)境：磷酸鐵鋰電池做一個化工原料眾多、工藝繁雜的高科技產(chǎn)品，其生產(chǎn)環(huán)境對溫度、濕度、粉塵等都有很高的要求，如果沒有控制到位，電池品質(zhì)將出現(xiàn)波動。
3)制造設(shè)備：生產(chǎn)過程中手工的成分越少、設(shè)備自動化程度越高，鋰電池一致性越好。
磷酸鐵鋰電池在低溫下使用有哪些后果？
磷酸鐵鋰電池在低溫環(huán)境下使用受到限制，除了因為放電容量會嚴重衰退外，低溫下也不能對鋰電池進行充電。在低溫充電時，電池石墨電極上的鋰離子的嵌入和鍍鋰反應是同時存在的且相互競爭。低溫條件下鋰離子在石墨中的擴散被抑制，電解液的導電率下降，從而導致嵌入速率降低而在石墨表面上會使鍍鋰反應更容易產(chǎn)生。
低溫下正極材料活性降低，使得能夠發(fā)生移動帶來放電電流的鋰離子數(shù)量下降，是容量下降的根本原因。
低溫下，正負極材料中，帶電離子的擴散運動能力變差，穿越電極與電解液的鈍化膜變得困難，在電解液中傳遞的速度也降低，并且在傳遞過程中還會額外產(chǎn)生很多熱量。鋰離子到達負極以后，在負極材料內(nèi)部的擴散也變得不順暢。全部的過程，帶電粒子的運動都變得困難重重，在外部看來，就是電芯的內(nèi)阻升高了。
低溫性能限制了磷酸鐵鋰電池在電動汽車領(lǐng)域、軍工領(lǐng)域及極端環(huán)境中的應用，開發(fā)低溫性能優(yōu)異的鋰離子電池是市場的迫切需求。
