為什么鋰電池容量在低溫時(shí)會(huì)下降?
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-28 17:39
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為什么鋰電池容量在低溫下會(huì)下降?鋰電池的主要功能參數(shù)是電動(dòng)勢(shì)、容量、比能和電阻。低溫環(huán)境會(huì)降低鋰電池的實(shí)際容量。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，鋰電池的低溫性能將帶來(lái)越來(lái)越明顯的制約。據(jù)報(bào)道，鋰離子電池在-20℃時(shí)的放電容量?jī)H為室溫時(shí)的31.5%左右。傳統(tǒng)鋰電池的工作溫度在-20℃到+55℃之間。因此，改善鋰電池的低溫性能具有重要意義。
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為什么鋰電池容量在低溫下會(huì)下降?
在眾多環(huán)境因素中，溫度對(duì)鋰電池性能的影響最大。鋰電池中的電解質(zhì)是一種有機(jī)液體，就像油一樣，在低溫下會(huì)變得粘稠甚至凝固。此時(shí)，導(dǎo)電鋰鹽的活性在內(nèi)部受到很大限制，所以充電效率很低，這就會(huì)導(dǎo)致鋰電池在低溫下充電緩慢，充電不滿，放電是如此。
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)，鋰離子在電池石墨電極中的嵌入與鋰離子的鍍鋰反應(yīng)同時(shí)存在并相互競(jìng)爭(zhēng)。低溫時(shí)，鋰離子在石墨中的擴(kuò)散被抑制，電解質(zhì)的電導(dǎo)率降低，導(dǎo)致包埋率降低。鋰離子電池在低溫下壽命下降的主要原因是鋰離子的析出引起電池內(nèi)阻抗的增大和容量的衰減。
低溫條件下鋰離子電池的性能嚴(yán)重退化，在鋰離子電池的充放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些副作用。這些副反應(yīng)主要是鋰離子與電解質(zhì)之間的不可逆反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致鋰電池容量下降，電池性能進(jìn)一步惡化。
制約鋰電池低溫性能的因素
●低溫下，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。
●電解液、陰極、隔膜在低溫下的相容性變差。
●鋰在低溫環(huán)境下由鋰離子電池陰極嚴(yán)重析出，金屬鋰與電解液發(fā)生反應(yīng)析出，導(dǎo)致固電解質(zhì)界面(SEI)沉積厚度增加。
●低溫時(shí)，鋰離子電池在活性材料中的內(nèi)部擴(kuò)散系統(tǒng)減小，電荷轉(zhuǎn)移阻抗(Rct)明顯增大。
目前，磷酸鐵鋰電池是電動(dòng)汽車中應(yīng)用最廣泛的電池。這種電池安全性高，單體壽命長(zhǎng)。然而，磷酸鐵鋰電池有一個(gè)致命的缺點(diǎn)。低溫對(duì)磷酸鐵鋰的正極和負(fù)極電解液及粘結(jié)劑有一定的影響。
在低溫的影響下，石墨的包埋速度降低，容易在負(fù)極表面析出金屬鋰。如果充電后由于時(shí)間不足而投入使用，金屬鋰無(wú)法重新嵌入石墨中。
低溫下，電解液粘度增大，鋰離子的遷移阻抗增大。另外，在磷酸鐵鋰電池的生產(chǎn)過(guò)程中，粘接劑也是一個(gè)非常關(guān)鍵的因素，低溫會(huì)對(duì)粘接劑的性能產(chǎn)生較大的影響。
面對(duì)這種情況,使用鋰電池低溫是有限的,技術(shù)人員已經(jīng)找到了應(yīng)對(duì)問(wèn)題的策略是電荷預(yù)熱,盡管這是一個(gè)臨時(shí)措施,但對(duì)提高鋰電池的放電容量、壽命長(zhǎng)有明顯的效果。
