低溫鋰離子電池內(nèi)部加熱
來源：寶鄂實業(yè)
2020-01-21 22:58
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內(nèi)部加熱
與外部加熱相比，內(nèi)部加熱具有更快的加熱速度和更高的升溫速率。因此，對鋰離子電池進(jìn)行內(nèi)部加熱的方法也受到了廣泛的關(guān)注。但是，內(nèi)部加熱的控制機(jī)制比較復(fù)雜，一些內(nèi)部加熱方式仍然存在一定的安全風(fēng)險。內(nèi)部加熱方法可分為兩類:自加熱和電流激勵。下表是幾種常用的內(nèi)加熱方式的比較。
1. 自動加熱方法
從上表可以看出，自熱法在升溫速率上具有絕對優(yōu)勢。這種方法是把一個鎳箔放在電池里面，然后把電池外面的極柱拉出來，通過外部電路來控制電池的加熱。實驗表明，電池在-30℃至0℃加熱時，該方法的升溫速率可達(dá)60℃/min，僅消耗5.5%的能量。
為了減少電池內(nèi)部的溫度梯度在加熱的過程中,可以加入更多的鎳箔的電池片內(nèi)加熱,研究表明,電池內(nèi)部加入鎳箔的兩塊電池從- 20℃到0℃升溫速率增加到96℃/分鐘,能耗僅為2.9%,和單一一塊一塊倪在相同條件下加熱速度只能達(dá)到60℃/分鐘,需要消耗4.1%的電力。由此可見，多片Ni芯片不僅可以有效降低電池內(nèi)部的溫度梯度，還可以有效提高電池的升溫速度。
2. 外電流勵磁法
該方法可分為直流預(yù)熱法、交流預(yù)熱法和脈沖預(yù)熱法。
3.直流預(yù)熱方法
該方法是將直流放電電流直接施加到電池上，通過放電過程中產(chǎn)生的熱量對電池進(jìn)行加熱。Qu等人證明，這種對18650電池進(jìn)行預(yù)熱的方法可以實現(xiàn)4.29℃/min的升溫速率(8、9.5和11A放電)。但是，為了滿足快速升溫的要求，這種方法需要使用大電流放電，此時電池具有較大的極化，因此會導(dǎo)致電池容量衰減率的增加。研究表明，在這種預(yù)熱模式下，電池的循環(huán)壽命可能只有81倍左右。
4. Ac預(yù)熱方法
交流電加熱方法是兩端施加交流電(ac)的電池,使用鋰離子電池內(nèi)部阻抗電池加熱,因為交流電(ac)的方向的快速變化,以避免直流大電流放電的加熱過程失敗的電池容量,同時與直流加熱方式相比,通信的升溫速度更快，效率也更高。研究表明，增加交流電流，降低交流頻率，可以有效地提高交流加熱效率。
5. 脈沖電流預(yù)熱法
脈沖電流預(yù)熱是利用鋰離子電池內(nèi)部的大電流斷續(xù)放電和歐姆阻抗產(chǎn)生的熱量對鋰離子電池進(jìn)行預(yù)熱的一種方法。空氣預(yù)熱相比,脈沖放電的預(yù)熱方式可以實現(xiàn)更加統(tǒng)一的電池內(nèi)溫度分布(溫度梯度小于2℃),有效降低電池內(nèi)部溫度梯度的能力造成的故障問題,但這樣的電池預(yù)熱,需要添加一個電池組內(nèi)部放電電路,導(dǎo)致電池成本的增加,所以這種預(yù)熱方式目前仍停留在實驗室階段,沒有商業(yè)應(yīng)用。
