造成鋰離子電池低溫性能差的主要因素是什么？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-17 21:44
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鋰離子電池具有比能量和功率密度高、循環(huán)壽命長、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，在消費(fèi)電子、電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。作為新能源汽車的動(dòng)力源，鋰離子電池在實(shí)際應(yīng)用中還存在許多問題，如低溫下能量密度明顯降低，對(duì)循環(huán)壽命產(chǎn)生相應(yīng)影響，這也嚴(yán)重限制了鋰離子電池的使用規(guī)模。
從正負(fù)極材料和電解液看鋰電池低溫性能的改善
目前，研究人員對(duì)造成鋰離子電池低溫性能差的主要因素仍存在爭議，但原因如下：
低溫下，電解液粘度增大，電導(dǎo)率降低。
2.電解質(zhì)/電極邊界膜阻抗和電荷轉(zhuǎn)移阻抗增加。
三。鋰離子在活性物質(zhì)中的遷移率降低，導(dǎo)致電極極化增強(qiáng)，低溫充放電容量降低。
另外，在低溫充電過程中，特別是在低溫、高速充電時(shí)，鋰金屬在負(fù)極會(huì)發(fā)生沉淀和沉積。沉積的鋰金屬易與電解液發(fā)生不可逆反應(yīng)，消耗大量電解液。同時(shí)，sei膜的厚度進(jìn)一步增加，導(dǎo)致電池負(fù)膜表面阻抗進(jìn)一步增大，電池極化增強(qiáng)，將對(duì)電池的低溫造成極大的損害。能源、循環(huán)壽命和安全性能。
一、正極材料
正極材料是制造鋰離子電池的關(guān)鍵材料之一，其性能直接影響電池的各項(xiàng)指標(biāo)，而材料的結(jié)構(gòu)對(duì)鋰離子電池的低溫性能有著重要的影響。
二。電解質(zhì)
電解液作為鋰離子電池的重要組成部分，不僅決定著鋰離子在液相中的遷移率，而且參與了sei膜的形成，對(duì)sei膜的性能起著關(guān)鍵作用。低溫下，電解液粘度增大，電導(dǎo)率降低，sei膜阻抗增大，電解液與正負(fù)極材料的相容性變差，大大降低了電池的能量密度和循環(huán)性能。
目前，提高電解液低溫性能的方法有兩種：
（1）通過優(yōu)化溶劑組成，采用新型電解質(zhì)鹽，提高了電解液的低溫電導(dǎo)率。
（2）采用新的添加劑改善sei薄膜的性能，有利于li+在低溫下的導(dǎo)電。
三、負(fù)面材料
鋰離子在碳負(fù)極材料中擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)差是限制鋰離子電池低溫性能的主要原因。因此，在充電過程中，陽極的電化學(xué)極化明顯增強(qiáng)，容易導(dǎo)致鋰金屬在陽極表面沉淀。
結(jié)論
總之，鋰離子電池的低溫性能是制約鋰離子電池應(yīng)用的關(guān)鍵因素。如何提高鋰離子電池的低溫性能仍是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
電池體系的反應(yīng)過程主要包括4個(gè)步驟：鋰離子在電解液中的傳輸、通過電解液/電極邊界膜、電荷轉(zhuǎn)移和鋰離子在活性物質(zhì)中的擴(kuò)散。在低溫下，每一步的速率降低，導(dǎo)致每一步的阻抗增大，電極極化加劇，低溫下放電容量降低，負(fù)電極析鋰。
為了提高鋰電池的低溫性能，應(yīng)綜合考慮正極、負(fù)極、電解液等因素的影響。通過優(yōu)化電解液溶劑、添加劑和鋰鹽的組成，可以提高電解液的電導(dǎo)率，同時(shí)降低成膜阻抗。通過摻雜、包覆、小顆?；确椒▽?duì)正負(fù)材料進(jìn)行改性，優(yōu)化材料結(jié)構(gòu)，降低界面阻抗和活性物質(zhì)中的li+。物質(zhì)的擴(kuò)散阻抗。通過對(duì)電池系統(tǒng)的整體優(yōu)化，降低了鋰電池在低溫下的極化，進(jìn)一步提高了電池的低溫性能。
