溫度對(duì)磷酸鐵鋰電池內(nèi)阻會(huì)產(chǎn)生什么影響?磷酸鐵鋰電池常見問題原因分析及解決辦法!
磷酸鐵鋰電池內(nèi)阻作為衡量電池內(nèi)部導(dǎo)電離子和電子傳輸難易程度的主要參數(shù),直接決定著電池的功率特性,因而對(duì)電動(dòng)汽車的動(dòng)力性有著重要影響。同時(shí),內(nèi)阻也決定著電池產(chǎn)熱量的大小。例如,經(jīng)典的Bemardi電池產(chǎn)熱模型中,內(nèi)阻是電池產(chǎn)熱量估算的關(guān)鍵參數(shù)之一。
電動(dòng)汽車實(shí)際運(yùn)行的環(huán)境溫度范圍較廣,在不同溫度和工作狀態(tài)下,電池內(nèi)阻均不同。掌握電池內(nèi)阻與溫度、SOC和充放電倍率等的內(nèi)在關(guān)系,能夠更好地為電池產(chǎn)熱模型仿真和熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)李哲等研究了動(dòng)力型磷酸鐵鋰電池在10、25和40℃下的溫度特性,結(jié)果表明,隨溫度上升,電池充放電過程的歐姆內(nèi)阻、極化內(nèi)阻均下降,且不同溫度下歐姆內(nèi)阻變化率高于極化內(nèi)阻變化率,低溫下歐姆內(nèi)阻變化率大于高溫下變化率。
通過實(shí)驗(yàn)研究了功率型錳酸鋰電池在不同環(huán)境溫度f一20~50℃)和SOC下內(nèi)阻的變化規(guī)律,結(jié)果表明電池總內(nèi)阻在低溫f0℃以下)和較小SOC下變化明顯??紤]到電動(dòng)汽車在冬天需要在低于0℃ 的環(huán)境下運(yùn)行,因此對(duì)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池內(nèi)阻的低溫特性進(jìn)行充分研究是十分必要的,而目前有關(guān)0℃以下電池內(nèi)阻特性的研究仍較少。本文通過混合脈沖功率特性法(HPPC)對(duì)40 Ah方形能量型磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的內(nèi)阻進(jìn)行了不同溫度下的測(cè)試實(shí)驗(yàn),詳細(xì)研究了電池在一20~40℃不同溫度下充放電過程中內(nèi)阻隨SOC的變化規(guī)律,并對(duì)導(dǎo)致該規(guī)律的原因進(jìn)行一定分析。
以方形40 Ah電動(dòng)汽車用磷酸鐵鋰動(dòng)力電池為研究對(duì)象,其中,正極材料為磷酸鐵鋰,未改性,作碳包覆;負(fù)極材料為高溫型中間相炭微球(MCMB1;電解液為鋰鹽電解質(zhì)和有機(jī)溶劑,隔膜為聚丙烯/聚乙烯(PP/PE);電池單體的參數(shù)如表1所示。電池充放電設(shè)備為Arbin EVTS動(dòng)力電池測(cè)試系統(tǒng)。恒溫箱為SETH.Z-040L超低溫調(diào)濕實(shí)驗(yàn)箱,為電池充放電實(shí)驗(yàn)提供恒定的環(huán)境溫度。
磷酸鐵鋰動(dòng)力電池參數(shù):
尺寸/(mmxmmxmm) :100x32xl80
最小放電電壓/V: 2.5
最大充電電壓/v :3.8
最大充電電流/A:160
最大放電電流/A: 200(1min)
工作溫度(充電)/℃: 0~45
工作溫度(放電)/:-20~45
額定電壓/v: 3.2
額定容量/Ah :40
質(zhì)量/g :1250
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鋰電池常見問題原因分析及解決方法
一、電壓不一致,個(gè)別偏低
1.自放電大造成電壓低
電芯自放電大,使其電壓降低比其它快,電壓低可以通過存貯后檢電壓來消除。
2.荷電不均造成電壓低
電池檢測(cè)后在荷電時(shí),由于接觸電阻或檢測(cè)柜荷電電流不一致造成電芯荷電不均。在短時(shí)間存放(12小時(shí))測(cè)電壓差別很小,但長期存放時(shí)電壓差別較大,這種低電壓并無質(zhì)量問題,可以通過充電解決。在生產(chǎn)中荷電后存放超24小時(shí)測(cè)電壓。
二、內(nèi)阻偏大
1.檢測(cè)設(shè)備差別造成
如果檢測(cè)精度不夠或者不能消除接觸電組,將造成顯示內(nèi)阻偏大,應(yīng)采用交流電橋法原理測(cè)試內(nèi)阻儀器檢測(cè)。
2.存放時(shí)間過長
鋰電池存放過長,造成容量損失過大,內(nèi)部鈍化,內(nèi)阻變大,可以通過充放活化來解決。
3.異常受熱造成內(nèi)阻大
電芯在加工(點(diǎn)焊、超聲波等)使電池異常受熱,使隔膜產(chǎn)生熱閉合現(xiàn)象,內(nèi)阻嚴(yán)重增大。
三、鋰電池膨脹
1.鋰電池充電時(shí)膨脹
鋰電池在充電時(shí),鋰電池會(huì)自然產(chǎn)生膨脹,但一般不超過0.1mm,但過充電就會(huì)造成電解液分解,內(nèi)壓增大,鋰電池膨脹。
2.加工時(shí)膨脹
一般是出現(xiàn)加工異常(如短路、過熱等)造成內(nèi)部受熱過大電解液分解,鋰電池膨脹。
3.循環(huán)時(shí)膨脹
電池在循環(huán)時(shí),厚度會(huì)隨著循環(huán)次數(shù)增加而增加,但超過50周次以后基本不在增加,一般正常增加量在0.3~0.6 mm,鋁殼較為嚴(yán)重,此種現(xiàn)象屬于正常電池反應(yīng)造成。但如果增加殼體厚度或減少內(nèi)部物料可以適當(dāng)減輕膨脹現(xiàn)象。
四、點(diǎn)焊后電池有掉電現(xiàn)象
鋁殼電芯在點(diǎn)焊后電壓低于3.7V,一般是因?yàn)辄c(diǎn)焊電流過大致使電芯內(nèi)部隔膜擊穿而短路,造成電壓下降過快。
一般是點(diǎn)焊位置不正確所致,正確點(diǎn)焊位置應(yīng)該在底部或有標(biāo)記“A”或“—”側(cè)面點(diǎn)焊,無標(biāo)識(shí)側(cè)面和大面是不能點(diǎn)焊的。另外有些是點(diǎn)焊鎳帶可焊性太差,因此必須使用很大電流點(diǎn)焊,致使內(nèi)部耐高溫膠帶也不能起作用,造成電芯內(nèi)部短路。
點(diǎn)焊后電池掉電也有部分是由于電池本身自放電較大所致。
五、電池爆炸
產(chǎn)生電池爆炸一般有以下幾種情況:
1.過充爆炸
保護(hù)線路失控或檢測(cè)柜失控使充電電壓大于5V,造成電解液分解,電池內(nèi)部發(fā)生劇烈反應(yīng),電池內(nèi)壓迅速上升,電池爆炸。
2.過流爆炸
保護(hù)線路失控或檢測(cè)柜失控使充電電流過大造成鋰離子來不及嵌入,而在極片表面形成鋰金屬,穿透隔膜,正負(fù)極直接短路造成爆炸(很少發(fā)生)。
3.超聲波焊塑料外殼時(shí)爆炸
超聲波焊塑料外殼時(shí),由于設(shè)備原因使其超聲波能量轉(zhuǎn)移至電池芯上,超聲波能量很大使電池內(nèi)部隔膜熔化,正負(fù)極直接短路,產(chǎn)生爆炸。
4.點(diǎn)焊時(shí)爆炸
點(diǎn)焊時(shí)電流過大造成內(nèi)部嚴(yán)重短路產(chǎn)生爆炸,另外,點(diǎn)焊時(shí)正極連接片直接與負(fù)極相聯(lián),使正負(fù)極直接短路后爆炸。
5.過放爆炸
電池過放電或過流放電(3C以上)容易使負(fù)極銅箔溶解沉積到隔膜上使正負(fù)極直接短路產(chǎn)生爆炸(很少發(fā)生)。
6.振動(dòng)跌落時(shí)爆炸
電芯在劇烈振動(dòng)或跌落時(shí)造成的電芯內(nèi)部極片錯(cuò)位,直接嚴(yán)重短路而爆炸(很少發(fā)生)。
六、電池3.6V平臺(tái)低
1.檢測(cè)柜采樣不準(zhǔn)或檢測(cè)柜不穩(wěn)定造成測(cè)試平臺(tái)低。
2.環(huán)境溫度過低造成平臺(tái)低(放電平臺(tái)受環(huán)境溫度影響很大)
七、加工不當(dāng)造成
(1)用力移動(dòng)點(diǎn)焊正極連接片造成電芯正極接觸不良,使電芯內(nèi)阻大。
(2)點(diǎn)焊連接片沒有焊牢,接觸電阻大,使電池內(nèi)阻大。上海寶鄂實(shí)業(yè)有限公司擁有一支從事鋰電池多年、經(jīng)驗(yàn)豐富的研發(fā)團(tuán)隊(duì),我們時(shí)刻關(guān)注著鋰電池在各領(lǐng)域的最新發(fā)展和應(yīng)用,并不斷為客戶研發(fā)出“先進(jìn)、安全、穩(wěn)定”的鋰電池方案,提供包括18650鋰電池、26650鋰電池和鐵鋰電池等多種鋰電池服務(wù)。
















