什么因素限制了鋰電池的低溫性能?
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-07 22:21
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什么因素限制了鋰電池的低溫性能?鋰離子電池在低溫下的使用是有限的，因?yàn)榈蜏叵码姵責(zé)o法充電，除非它們的放電能力嚴(yán)重下降。在低溫充電時(shí)，電池石墨電極上的鋰離子包埋與鍍鋰反應(yīng)同時(shí)存在并相互競爭。
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什么因素限制了鋰電池的低溫性能?
一、陰極材料
陰極材料作為電源，是影響鋰電池低溫性能的主要參數(shù)之一。目前市場上主流的材料體系是三元材料和磷酸鐵鋰材料，它們比三元材料具有更好的低溫性能。磷酸亞鐵鋰的可憐的低溫性能主要是由于材料本身是電子導(dǎo)電率較低的絕緣體,可憐的鋰離子擴(kuò)散和可憐的低溫電導(dǎo)率,從而增加電池的內(nèi)部阻力,大大影響了極化,阻礙電池的充電和放電。因此，低溫性能并不理想。
二世。材料結(jié)構(gòu)、粒度和材料類型
表面離子擴(kuò)散距離和密度,阻力也增加越大,電極表面與電解液接觸的固液界面的增加,流體的距離收集電極的鋰離子嵌入保持電荷平衡同時(shí),遷移的兩者之間的電子轉(zhuǎn)移的阻力也增加,電極電位和平衡的偏差度更大的潛力,增加電池極化，低溫性能不是很好。
電解液
電解質(zhì)的材料和理化參數(shù)對(duì)鋰電池的低溫性能有重要影響。電池在低溫循環(huán)中所面臨的問題是電解液粘度增大，離子傳導(dǎo)速度減慢，外部電路的電子遷移速度不匹配，電池極化嚴(yán)重，充放電能力急劇下降。特別是在低溫充電的情況下，鋰離子很容易在負(fù)極表面形成枝晶，導(dǎo)致鋰電池失效。
第四，SEI電影
低溫時(shí)，鋰電池負(fù)極的SEI膜增厚，SEI膜阻抗的增加導(dǎo)致SEI膜中鋰離子的導(dǎo)電率下降。最后，低溫下鋰電池的充放電極化降低了充放電效率。
制約鋰離子電池低溫性能的因素
低溫環(huán)境下，電解液粘度增大，甚至部分固化，導(dǎo)致鋰離子電池電導(dǎo)率下降。
低溫時(shí)，電解液、陰極和膜的相容性變差。
在低溫環(huán)境下，鋰離子電池正極嚴(yán)重析出，金屬鋰析出物與電解液發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)品沉積，導(dǎo)致固體電解液界面厚度增加。
低溫時(shí)，鋰離子電池在活性物質(zhì)內(nèi)部的擴(kuò)散系統(tǒng)減小，電荷轉(zhuǎn)移阻抗(Rct)明顯增大。
鋰電池低溫造成的沖擊
1. 低溫時(shí)，電解液粘度增大，電導(dǎo)率降低;
2. 電解液/電極界面膜阻抗和電荷轉(zhuǎn)移阻抗增大;
3.鋰離子電池在活性物質(zhì)體內(nèi)的遷移率降低，導(dǎo)致電極極化加劇，低溫充放電能力下降。
此外,低溫充電過程,特別是低溫和消極的大型充電率將出現(xiàn)鋰金屬沉淀和沉積,沉積金屬鋰與電解液消耗大量的不可逆反應(yīng)液態(tài)電解液,同時(shí)使SEI膜厚度增加,從而進(jìn)一步提高鋰電池陰極表面膜的阻抗,電池極化增加,其中大部分會(huì)極大地?fù)p害鋰離子電池的低溫性能、循環(huán)壽命和安全性能。
目前影響鋰電池低溫性能的因素很多，如正極的結(jié)構(gòu)、鋰離子在電池各部分的遷移率等
