本文以剩余容量接近80%的軟包磷酸鐵鋰電池為研究對象，研究其在-10 ℃低溫充放電循環(huán)后的安全性能。對低溫和常溫循環(huán)后的電池進行熱失控實驗分析，同時解剖電池并測試電池材料的鋰元素含量和熱穩(wěn)定性能。測試結(jié)果表明，電池低溫循環(huán)過程中容量急劇衰減，低溫循環(huán)后電池?zé)崾Э販囟让黠@降低，低溫循環(huán)過程中電池負(fù)極析出了鋰單質(zhì)，電池材料的熱穩(wěn)定性也發(fā)生了變化。另外，還對低溫循環(huán)后的電池進行了滿電狀態(tài)下的常溫擱置實驗，實驗過程中電池全部產(chǎn)生脹氣現(xiàn)象，通過進一步測試分析發(fā)現(xiàn)，氣體以CO和H2為主。與新電池對比發(fā)現(xiàn)，剩余容量接近80%的軟包磷酸鐵鋰電池低溫下充放電循環(huán)更容易產(chǎn)生鋰枝晶，造成其電化學(xué)性能發(fā)生嚴(yán)重的不可逆衰退，熱失控溫度明顯提前，因此剩余容量接近80%的磷酸鐵鋰電池應(yīng)避免在低溫下運行。原文請見《儲能科學(xué)與技術(shù)》雜志2016年第2期，點擊“閱讀全文”即可獲得。

 

鋰離子電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長、環(huán)境友好等特點，在電動汽車和儲能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但是鋰離子電池本身存在安全隱患，安全問題是制約鋰離子電池大規(guī)模推廣的主要問題之一。以石墨為負(fù)極的鋰離子電池充放電過程中，在電極表面會形成SEI膜（固體電解質(zhì)膜），當(dāng)SEI膜出現(xiàn)斷裂時，會在斷裂處鋰沉積生成鋰枝晶。持續(xù)生長的鋰枝晶可以穿透電池隔膜，導(dǎo)致電池內(nèi)短路，發(fā)生熱安全隱患；另外，若鋰枝晶從電極上斷裂成為失去電化學(xué)活性的“死鋰”，會造成電極比容量的降低。鋰離子電池在低溫環(huán)境下循環(huán)會加速鋰枝晶的產(chǎn)生。目前對于鋰離子電池低溫性能的研究主要集中在低溫電化學(xué)性能方面，主要從電解液溶劑、電解液添加劑、電極材料等方面研究低溫電化學(xué)性能的提升，對于低溫安全性能的報道較少。對于鋰枝晶的研究主要包括鋰枝晶形成的機理研究[8]、鋰枝晶形成的過程分析以及抑制鋰枝晶生長等，但是目前的研究多集中在原電池或試制樣品電池，對于剩余容量接近80%的商品化電池低溫?zé)岚踩阅艿难芯旷r有報道。

磷酸鐵鋰電池已經(jīng)在電動汽車和電力儲能領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，大批量的電池進入即將退役或退役的狀態(tài)，后續(xù)需有電池梯次利用，因此對其低溫安全性能的研究非常緊迫和必要。本文以剩余容量接近80%的軟包磷酸鐵鋰電池為研究對象，從電池及電池材料的熱穩(wěn)定性的角度研究電池低溫循環(huán)后的熱安全性能，對這類電池安全運行以及后續(xù)梯次利用安全條件進行確定，具有實踐指導(dǎo)意義。