溫度對(duì)鋰動(dòng)力電池壽命有哪些影響？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-08-06 09:11
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溫度的升高對(duì)鋰動(dòng)力電池的日歷壽命和循環(huán)壽命都有影響，溫度對(duì)鋰動(dòng)力電池壽命的影響符合阿倫尼烏斯方程，鋰動(dòng)力電池溫度升高，反應(yīng)速度加快，相關(guān)研究表明鋰動(dòng)力電池溫度每升高10℃其退化速度就增加1倍。同一款電芯，當(dāng)剩余容量為90%，25℃溫度下輸出容量為300kWh，而35℃溫度下的輸出容量?jī)H為163kWh。
溫度上升10℃，電芯的循環(huán)壽命下降了近50%。由此可見，溫度對(duì)鋰動(dòng)力電池的循環(huán)壽命有很大的影響。所以在鋰動(dòng)力電池的使用過(guò)程中，應(yīng)該盡量避免電池長(zhǎng)期在高溫條件下使用，尤其需要避免鋰動(dòng)力電池在高溫條件下的高倍率充放電循環(huán)，這也是車用動(dòng)力電池必須進(jìn)行溫度控制的一個(gè)主要原因。
（1）鋰動(dòng)力電池低溫特性：
鋰動(dòng)力電池在不同低溫下的放電容量曲線如圖1所示，與室溫20℃相比，低溫-20℃下容量衰減已經(jīng)比較明顯，到-30℃是容量損失更多，-40℃下容量連一半都不到了。
從電化學(xué)角度分析，溶液電阻、SEI膜電阻在整個(gè)溫度范圍內(nèi)變化不大，對(duì)鋰動(dòng)力電池低溫性能的影響較?。浑姾蓚鬟f電阻隨溫度的降低而顯著增加，且在整個(gè)溫度范圍內(nèi)隨溫度的變化都明顯大于溶液電阻和SEI膜電阻。
這是因?yàn)殡S著溫度的降低，電解液的離子電導(dǎo)率隨之降低，SEI膜電阻和電化學(xué)反應(yīng)電阻隨之增大，導(dǎo)致低溫下歐姆極化、濃差極化和電化學(xué)極化均增大，在鋰動(dòng)力電池的放電曲線上就表現(xiàn)為平均電壓和放電容量均隨著溫度降低而降低。
鋰動(dòng)力電池在低溫充電過(guò)程中的歐姆極化、濃差極化和電化學(xué)極化將加大，導(dǎo)致金屬鋰沉積，使電解液分解，最終導(dǎo)致電極表面SEI膜增厚、SEI膜電阻增加，在放電曲線上表現(xiàn)為放電平臺(tái)和放電容量降低。
鋰動(dòng)力電池在低溫條件下，化學(xué)反應(yīng)活性降低，同時(shí)鋰離子遷移變慢，在負(fù)極表面的鋰離子還沒有嵌入到負(fù)極中已經(jīng)先還原成金屬鋰，并在負(fù)極表面沉淀析出形成鋰枝晶，這容易刺穿隔膜造成電池內(nèi)短路，進(jìn)而損壞電池，造成安全事故。
（2）鋰動(dòng)力電池高溫特性：
鋰動(dòng)力電池在120℃高溫下，鋰動(dòng)力電池的部分正極粘結(jié)劑PVdF將從Part1區(qū)域遷移到正極表面，造成Part1區(qū)域的粘結(jié)劑含量下降，即活性材料中粘結(jié)劑的缺失，導(dǎo)致電化學(xué)反應(yīng)的能力下降。在Part2區(qū)域，因是正極的主體，粘結(jié)劑含量正常，高溫影響不大，活性材料可以正常進(jìn)行反應(yīng)。
鋰動(dòng)力電池在85℃下循環(huán)，鋰動(dòng)力電池的負(fù)極表面出現(xiàn)固體電解質(zhì)，負(fù)極表面被新生成的固體電解質(zhì)覆蓋。當(dāng)溫度上升在120℃時(shí)，生成了更多的固體電解質(zhì)，負(fù)極表面被更多的固體電解質(zhì)覆蓋，消耗了更多的活性鋰離子，造成鋰動(dòng)力電池容量的下降。
