鋰離子電池的低溫性能怎么樣
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-12-09 13:32
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隨著鋰離子電池在電動(dòng)汽車(chē)及軍工領(lǐng)域應(yīng)用的迅速發(fā)展，其低溫性能不能適應(yīng)特殊低溫天氣或極端環(huán)境的缺點(diǎn)也愈發(fā)明顯。低溫條件下，鋰離子電池的有效放電容量和有效放電能量都會(huì)有明顯的下降，同時(shí)其在低于－10℃的環(huán)境下幾乎不可充電，這嚴(yán)重制約著鋰離子電池的應(yīng)用。
在所有的環(huán)境因素中，溫度對(duì)電池的充放電性能影響最大，鋰電池在電極/電解液界面上的電化學(xué)反應(yīng)與環(huán)境溫度有關(guān)。低溫下電解液的粘度降低、導(dǎo)電性下降，活性物質(zhì)的活性也會(huì)降低、會(huì)使電解液的濃度差變大，極化增強(qiáng)，使充電提前終止。更重要的是鋰離子在碳負(fù)極的擴(kuò)散速度會(huì)更慢，溫度下降，電極的反應(yīng)速率也下降。
鋰離子電池在低溫條件下工作，電池的容量急劇下降且極化增強(qiáng)，在低溫條件下，鋰離子難于嵌入負(fù)極中而相對(duì)較易從負(fù)極中脫出，因此導(dǎo)致容量的下降，而電池的放極化變化則與低溫時(shí)電解液的電導(dǎo)率下降，鋰離子在電極中的擴(kuò)散速度下降及其在充電過(guò)程中由于金屬鋰的沉積在負(fù)極表面形成新的SEI膜導(dǎo)致阻抗增大等因素有關(guān)。
低溫環(huán)境下對(duì)鋰離子電池充電或使用前必須對(duì)電池進(jìn)行預(yù)加熱。電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載的電池管理系統(tǒng)對(duì)電池加熱的方式大體可分外部加熱與內(nèi)部加熱兩大類(lèi)。這些加熱方式一般位于電池包中，或者設(shè)置在熱循環(huán)介質(zhì)的容器中。內(nèi)部加熱法加熱電池，則是通過(guò)交流電流激勵(lì)電池內(nèi)部電化學(xué)物質(zhì)，使電池本身產(chǎn)生熱量。
制約鋰離子電池低溫性能的因素：1、正極材料的三維結(jié)構(gòu)制約著鋰離子的擴(kuò)散速率，不同正極材料具有不同的三維結(jié)構(gòu)，低溫下影響尤其明顯；2、低溫下電解液與負(fù)極、隔膜之間相容性變差；電解液黏度增大，甚至部分凝固，導(dǎo)致離子電導(dǎo)率低；3、低溫下鋰離子在活性物質(zhì)內(nèi)部擴(kuò)散系數(shù)降低，電荷轉(zhuǎn)移阻抗顯著增大；4、低溫環(huán)境下鋰離子電池負(fù)極的SEI膜增厚，SEI膜阻抗增大導(dǎo)致鋰離子在SEI膜中的傳導(dǎo)速率降低；5、低溫下負(fù)極析鋰嚴(yán)重，且析出的金屬鋰與電解液反應(yīng)，其產(chǎn)物沉積導(dǎo)致固態(tài)電解質(zhì)界面厚度增加。
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