于動(dòng)力電池在高溫或低溫下的要求，首先來看一下相關(guān)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)是如何規(guī)定的：

 

1.QC/T743-2006電動(dòng)汽車用鋰離子蓄電池。這是之前實(shí)行的老的電池標(biāo)準(zhǔn)，跟高溫、低溫相關(guān)的要求主要是針對(duì)單體電池的：

 

-20±2℃下C/3放電容量不小于額定值的70%

 

55±2℃下C/3放電容量不小于額定值的95%

 

55±2℃下100%SOC存儲(chǔ)7天后荷電保持率不低于額定值80%，容量恢復(fù)不小于額定值90%

 

2.GB/T31486-2015電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池電性能要求及試驗(yàn)要求。這是關(guān)于單體電池和模塊的最新國標(biāo)要求，其中關(guān)于電池模塊在高溫和低溫下的性能要求為：

 

在-20±2℃下的1C放電容量不低于初始容量的70%

 

在55±2℃下的1C放電容量不低于初始容量的90%

 

在55±2℃下100%SOC存儲(chǔ)7天后，其荷電保持率不低于初始容量的85%，容量恢復(fù)應(yīng)不低于初始容量的90%

 

3.GB/T31467.1/2-2015電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)蓄電池和系統(tǒng)第1/2部分：高功率/高能量應(yīng)用測(cè)試規(guī)程。該標(biāo)準(zhǔn)系列是關(guān)于電池包/系統(tǒng)的要求，僅僅提供測(cè)試方法，并不提供具體要求。跟高、低溫相關(guān)的要求為：

 

容量和能量測(cè)試(這是1C的持續(xù)放電)的最高、最低溫度為：40℃和-20℃

 

功率和內(nèi)阻測(cè)試(短時(shí)間大電流放電)的最高、最低溫度為：40℃和-20℃

 

無附載容量損失測(cè)試，最高溫度是40℃

 

存儲(chǔ)中容量損失測(cè)試，最高溫度為45℃

 

高低溫啟動(dòng)功率測(cè)試，最高溫度、最低溫度為：40℃和-20℃

 

能量效率測(cè)試，最高溫度、最低溫度為：40℃和-20℃

 

取最大值和最小值，可以看到目前標(biāo)準(zhǔn)對(duì)溫度的要求是：

 

電池單體和模塊：-20~55℃

 

電池包/電池系統(tǒng)：-20~45℃

 

對(duì)比《促進(jìn)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》的目標(biāo)可以看到：

 

1.電池單體/模塊

 

高溫目標(biāo)與現(xiàn)行單體/模塊高溫一致

 

低溫目標(biāo)比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)低10℃，達(dá)到-30℃

 

2.電池包/系統(tǒng)

 

高溫目標(biāo)比現(xiàn)行電池包/系統(tǒng)溫度高10℃，達(dá)到55℃

 

低溫目標(biāo)比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)低10℃，達(dá)到-30℃

 

這里看一下影響低溫性能的因素。通過對(duì)比容量和電解液電導(dǎo)率關(guān)系(圖2)可以看到，溫度越低，電池電解液的電導(dǎo)率越低。當(dāng)電導(dǎo)率下降之后，溶液傳導(dǎo)活性離子的能力就下降，表現(xiàn)為電池內(nèi)部反應(yīng)的阻力就會(huì)增加(這個(gè)阻力在電化學(xué)里面用阻抗表示)，造成放電能力下降，即容量下降。更進(jìn)一步，通過測(cè)量電池內(nèi)部各部分(正極、負(fù)極、電解液)阻抗可以看到各部分對(duì)電池阻抗的影響(圖3)。當(dāng)溫度<-10℃左右，正極、負(fù)極(圖中以石墨為例)的界面阻抗快速增加，而電解液的阻抗大概在-20℃左右之后快速上升，這幾個(gè)阻抗綜合結(jié)果就表現(xiàn)為電池阻抗在<-10℃左右快速上升(圖中用Li-ioncell表示)。

 

法國著名電池公司Saft曾經(jīng)通過2Ah圓柱電池(正極材料NCM，使用PVdF粘結(jié)劑，負(fù)極材料碳，使用CMC/SBR粘結(jié)劑)研究了高溫對(duì)電池性能的的影響，對(duì)比了兩個(gè)電池在不同高溫下的情況：

 

·B2電池-首先在60℃循環(huán)2次，然后在85℃下循環(huán)

 

·B3電池-首先在60℃循環(huán)2次，然后在120℃下循環(huán)

 

采用圖5的模型說明高溫120℃下電池正極的變化。在120℃下，部分正極粘結(jié)劑PVdF從Part1區(qū)域遷移到正極表面，這造成Part1區(qū)域的粘結(jié)劑含量下降，活性材料NMC材料由于粘結(jié)劑的缺失，造成了電化學(xué)反應(yīng)的能力下降。在Part2區(qū)域，這部分是正極的主體，粘結(jié)劑含量正常，高溫影響不大，活性材料可以正常進(jìn)行反應(yīng)。