詳解鋰動力電池低高溫特性
來源：寶鄂實業(yè)
2019-08-30 11:53
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（1）鋰動力電池低溫特性：
鋰動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膜電阻在整個溫度范圍內(nèi)變化不大，對鋰動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。
這是因為隨著溫度的降低，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。
鋰動力電池在低溫充電過程中的歐姆極化、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)為放電平臺和放電容量降低。
鋰動力電池在低溫條件下，化學(xué)反應(yīng)活性降低，同時鋰離子遷移變慢，在負極表面的鋰離子還沒有嵌入到負極中已經(jīng)先還原成金屬鋰，并在負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，進而損壞電池，造成安全事故。
（2）鋰動力電池高溫特性：
鋰動力電池在120℃高溫下，鋰動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行反應(yīng)。
鋰動力電池在85℃下循環(huán)，鋰動力電池的負極表面出現(xiàn)固體電解質(zhì)，負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，生成了更多的固體電解質(zhì)，負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，造成鋰動力電池容量的下降。
3.鋰動力電池溫度傳感器選擇及布置：
（1）NTC熱敏電阻選用要點：
在采用NTC熱敏電阻采集鋰動力電池模組內(nèi)的溫度時，在選擇NTC熱敏電阻時應(yīng)考慮的因素有：
1）NTC熱敏電阻外殼應(yīng)光潔、色澤均勻、無裂縫、無變形、無嚴(yán)重劃傷，每批產(chǎn)品（含引出線）的顏色應(yīng)一致，無任何腐蝕。在每只NTC熱敏電阻的外殼表面應(yīng)有永久性型號、序號。
2）溫度范圍。根據(jù)應(yīng)用的工作溫度范圍選擇材質(zhì)不同的NTC熱敏電阻，NTC熱敏電阻一般由感溫頭(金屬外殼或塑膠外殼)、線材、端子、連接器、環(huán)氧樹脂或其他填充材料等組成，在選擇時要根據(jù)不同的工作環(huán)境溫度來選擇不同材質(zhì)的NTC熱敏電阻。
3）精度（整個測量誤差±2℃以內(nèi)）。NTC熱敏電阻在整個溫度檢測范圍內(nèi)線性度好，NTC熱敏電阻的特性符合整個參數(shù)范圍。并要考慮NTC熱敏電阻阻值精度對溫度檢測精度的影響；NTC熱敏電阻B常數(shù)精度對溫度檢測精度的影響；NTC熱敏電阻熱擴散常數(shù)C對溫度檢測精度的影響。
精度NTC熱敏電阻一個重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個測量系統(tǒng)測量精度的一個重要環(huán)節(jié)。NTC熱敏電阻的精度越高，其價格越昂貴，因此，NTC熱敏電阻的精度只要滿足整個測量系統(tǒng)的精度要求就可以。決定NTC熱敏電阻精度的因素有：
① NTC熱敏電阻本身的誤差。NTC熱敏電阻的阻值誤差、B值誤差越小，測量精度越高。
②NTC熱敏電阻的感溫頭與測溫對象的接觸方式。直接接觸的比間接接觸的測量精度要高，另因NTC熱敏電阻的R-T曲線是非線性的，它不可能保證在很寬的工作溫度范圍內(nèi)的精度都是一樣的。因此，要想得到較高的測量精度，選定工作場合的中心工作溫度點(一般中心工作溫度點精度最高，根據(jù)R-T曲線的離散性，離中心工作溫點越遠的溫度點，精度誤差會逐漸加大)。
4）在測量過程中NTC熱敏電阻的響應(yīng)速度快，達到最接近溫度時間要盡量短,不能超過10秒，否則在實用性上達不到效率的要求。不同的應(yīng)用場合要求NTC熱敏電阻的響應(yīng)速度快慢不一，而不同的材料有不同的導(dǎo)熱系數(shù)。影響NTC熱敏電阻響應(yīng)速度的因素有：
①NTC熱敏電阻芯片的熱時間常數(shù)。熱時間常數(shù)小的，響應(yīng)速度快。
②NTC熱敏電阻感溫頭外殼材質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)高的材料熱傳導(dǎo)性能優(yōu)良。
③NTC熱敏電阻感溫頭尺寸的大小，感溫頭尺寸小的，熱傳導(dǎo)時間會相應(yīng)短，反應(yīng)速度會快一點。
④NTC熱敏電阻感溫頭內(nèi)部填充的導(dǎo)熱膠，感溫頭內(nèi)填充了導(dǎo)熱系數(shù)高的導(dǎo)熱硅脂的會比沒填充\填充了導(dǎo)熱系數(shù)低的導(dǎo)熱硅脂反應(yīng)速度快。
