鋰電池最怕是低溫？

 

在美國汽車協(xié)會進行的測試中，一輛電動汽車在75華氏度（約合24℃）時的續(xù)航里程為105英里（約合169公里），20華氏度（約合7℃）時候就會降至43英里（約合69公里）——下降幅度高達60%。電池與人有幾分相似之處，氣候轉冷后就不那么活躍，鉛蓄電池、鋰電池和燃料電池等都會受到低溫的影響，只是程度不同而已。

 

以電動客車上使用最多的磷酸鐵鋰電池為例，這種電池安全性高，單體壽命較長，但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(huán)境下容易產生極化，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，如果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，部分金屬鋰持續(xù)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，電解液黏度會增加，鋰離子遷移阻抗也會隨之增大；此外，在磷酸鐵鋰的生產工藝中，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產生較大影響。

 

同樣是鋰電池，鈦酸鋰電池的耐低溫性能則比較優(yōu)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(xiàn)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。

 

盡管以石墨為負極的鋰離子電池可以在-40℃下放電，但要在-20℃及更低溫度下實現(xiàn)常規(guī)電流充電則比較困難，這也是業(yè)內正在積極探索的一個領域。

 

　　業(yè)內對耐低溫鋰電池的探索

 

業(yè)內企業(yè)及科研機構對電池耐低溫性能的探索和攻關，多著眼于對現(xiàn)有正負極材料的工藝改進，以及通過提高電池的局部環(huán)境溫度為電池在低溫下工作創(chuàng)造條件。

 

現(xiàn)在的電池材料在走向納米化，材料的粒徑、電阻力、AB平面軸長大小三方面會影響電池的低溫特性。沃特瑪通過三種工藝制備磷酸鐵鋰材料，采用不同的工藝將其納米化和進行包覆，結果顯示，AB面軸長的增大使鋰離子遷移通道變大，這有利于提高電池的倍率性能；從三種工藝生產的材料來看，層間距大的顆粒石墨，本體阻抗和離子遷移阻抗比較?。浑娊庖悍矫?，沃特瑪在固定溶劑體系和鋰鹽基礎上，使用低溫添加劑，將放電容量從85%提高到90%。據(jù)了解，早在2016年底時，沃特瑪已經實現(xiàn)-20、-30、-40℃的環(huán)境里下，0.5C充電恒流比達62.9%，-20℃實現(xiàn)放電94%。目前，沃特瑪?shù)牡蜏仉姵匾呀浽趦让晒?、東北三省等地區(qū)大范圍推廣。

 

8月31日，北京理工大學等科研團隊宣布全氣候電池產品研發(fā)成功。技術人員利用金屬絲通電生熱的原理，在電芯上加裝鎳箔片，鎳箔片通電產生熱量，使電池內部溫度升高。達到一定溫度后，箔片會自動斷開以保障電池安全。據(jù)了解，在-30℃的實驗環(huán)境，應用這項技術的電池，30秒即能快速升溫至0℃以上，放電功率提高6倍以上，充電功率則提高10倍以上。該團隊相關人員表示，該技術并不改變電池原有結構，且改造成本極低，適用于鉛酸電池、鋰電池等各類電池。據(jù)電池中國網了解，采用該技術的全氣候電動汽車將于2017年12月底發(fā)布，預計2020年完成4種車型共11輛產品樣車的開發(fā)，并開始示范運行。