鋰電池的工作溫度范圍是多少你知道嗎?
來源:寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-10 13:45
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電池在使用過程中對(duì)溫度比較敏感,目前鋰電池的工作溫度范圍寬為-20℃~60℃。以國內(nèi)普及率最高的磷酸鐵鋰為例,零下溫度鋰電的充電會(huì)變得困難,而且充電之后,其0℃時(shí)的容量保持率約60~70%,-10℃時(shí)為40~55%,-20℃時(shí)為20~40%。而電池在環(huán)境溫度超過60°時(shí),隨著電池工作的升溫,鋰電池有過熱燃燒、爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。換句話說,電池溫控和電控比較差的鋰電池電動(dòng)車,冬天去了東三省就成了“病貓”,夏天去了吐魯番就像背著“炸藥包”。在目前的一些電動(dòng)車的電池功率銘牌上最大容量的標(biāo)稱旁邊,會(huì)伴隨標(biāo)注最佳充電溫度,此溫度一般為20~25°C之間。意思即為,在次充電溫度下,電池才能在最短的時(shí)間里達(dá)到最大的容量。
目前汽車廠家在電池溫度的控制上,都輔助有冷卻系統(tǒng),根據(jù)對(duì)電池溫度的監(jiān)控來決定是否開啟冷卻系統(tǒng)。而當(dāng)放電環(huán)境惡劣,冷卻系統(tǒng)無法有效解決電池溫度過高的時(shí)候,電控系統(tǒng)里的保護(hù)電路就會(huì)通過溫度傳感器采集來的閥值決定是否關(guān)閉電路,來防止因?yàn)楦邷囟鴰淼陌踩[患發(fā)生。廠家一般會(huì)采取兩個(gè)閥值信號(hào),一個(gè)是報(bào)警溫度,提醒駕駛者電池溫度過高,盡量降低電池負(fù)荷。另一個(gè)是臨界溫度,系統(tǒng)強(qiáng)制切斷保護(hù)。(一般廠家的高溫報(bào)警設(shè)置溫度為45°C,達(dá)到58°C就會(huì)斷開開關(guān))。同時(shí),為了解決低溫充電難和容量低的問題,多數(shù)廠家采用的是樹脂材料包裹保溫的策略。
而關(guān)于耐高溫。目前磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá)350℃~500℃,相對(duì)安全性要好,而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。所以目前占有市場份額最大的鈷酸鋰(特斯拉使用的18650鋰電池),在安全性方面的隱患一直被詬病。
2、忌過沖和過放
江湖中不管是混的有頭有臉,還是沒頭沒臉的鋰離子電池都非常害怕過充和過放。過充電時(shí),過量嵌入的鋰離子會(huì)永久固定于晶格中,無法再釋放,可導(dǎo)致電池壽命短。過放電時(shí),會(huì)導(dǎo)致鋰離子的電化學(xué)反應(yīng)不可逆,脫嵌過多鋰離子,可導(dǎo)致晶格坍塌,一旦放電電壓低于2.7V,將可能導(dǎo)致電池報(bào)廢。同時(shí)鋰離子電池對(duì)充電的要求也很高,它要求精密的充電電路以保證充電的安全。終止充電電壓精度允差為額定值的±1%(例如,充4.2V的鋰離子電池,其允差為±0.042V),過壓充電會(huì)造成鋰離子電池永久性損壞。
鋰離子電池如果充電時(shí)間過長,發(fā)生的爆炸的可能性也會(huì)加大。因?yàn)殇嚨幕瘜W(xué)性質(zhì)非?;顫?,很容易燃燒,當(dāng)電池充放電時(shí),電池內(nèi)部持續(xù)升溫,活化過程中所產(chǎn)生的氣體膨脹,使電池內(nèi)壓加大。壓力達(dá)到一定程度,如外殼有傷痕,即會(huì)破裂,引起漏液、起火,甚至爆炸。
目前未來防止鋰電池的過沖過放帶來的安全問題,大部分廠家采取了多重的保護(hù)機(jī)制。一種是軟件的防護(hù),通過電控系統(tǒng)里增加保護(hù)電路,檢測電池組的最高、最低單體電壓、總電壓、溫度等的閥值。沒有超出這些保護(hù)閥值時(shí),通過計(jì)算電量SOC來上報(bào)輸出能力,超過則切斷輸出來防止過充、過放、過載、過熱(至于是切斷電池單體、一個(gè)并聯(lián)組還是整個(gè)電池,取決于布置的控制傳感器的多少,越多電池越大,成本也越高,大部分廠家傾向于整體切斷,整體切斷存在一定的隱患,會(huì)讓電動(dòng)汽車突然的失速)。一種是物理的防護(hù),通過在電池殼體增加防暴孔、防爆線,在電池正負(fù)極之間增加隔膜(隔膜目前基本依賴進(jìn)口或者外資在中國的工廠生產(chǎn))來防止高溫產(chǎn)生的爆炸風(fēng)險(xiǎn)。排氣孔、隔膜一旦激活,電池將永久失效。
鋰?yán)与姵氐暮诵闹R(shí)產(chǎn)權(quán)國際專利大多數(shù)都是美國、加拿大和日本的,專利情況如下:磷酸鋰鐵技術(shù)的核心專利由美國的A123(A123破產(chǎn)后被中國萬向收購)、Valence和加拿大的Phostech籠斷了技術(shù)市場;三元鋰電池專利則有一家美國的公司籠斷了世界技術(shù)市場。
















