揭秘磷酸鐵鋰電池低溫性能低劣原因
來源：寶鄂實業(yè)
2019-06-17 10:18
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1、生產(chǎn)環(huán)境
磷酸鐵鋰電池做為一個化工原料眾多、工藝繁雜的高科技產(chǎn)品，其生產(chǎn)環(huán)境對溫度、濕度、粉塵等都有很高的要求，如果沒有控制到位，電池品質(zhì)將出現(xiàn)波動。
2、導(dǎo)電性差、鋰離子擴散速度慢
高倍率充放電時，實際比容量低，這個問題是制約磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個難點。磷酸鐵鋰之所以這么晚還沒有大范圍的應(yīng)用，這是一個主要的問題。
3、材料方面的影響
磷酸鐵鋰正極本身電子導(dǎo)電性比較差，另外比較容易產(chǎn)生極化，降低容量的發(fā)揮；負極這塊主要是低溫充電，因為它會影響到安全性問題；電解液這一塊，可能低溫下黏度會增大，鋰離子遷移阻抗會增大；第四個就是粘結(jié)劑，現(xiàn)這個對電池的低溫性能影響也是比較大的。
4、正極材料
正極材料的三維結(jié)構(gòu)制約著磷酸鐵鋰電池的擴散速率，低溫下影響尤其明顯。研究發(fā)現(xiàn)磷酸亞鐵鋰電池與鎳鈷錳三元電池在-20℃的放電性能，發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰電池在-20℃的放電容量只能達到常溫容量的67.38%，而鎳鈷錳三元電池能夠達到70.1%。
5、高熔點溶劑
由于鋰電池電解液混合溶劑中存在高熔點溶劑，鋰離子電池電解液在低溫環(huán)境下黏度增大，當(dāng)溫度過低時會發(fā)生電解液凝固現(xiàn)象，導(dǎo)致磷酸鐵鋰電池在電解液中傳輸速率降低。
6、SEI膜
低溫環(huán)境下，磷酸鐵鋰電池負極的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，最終鋰離子電池在低溫環(huán)境下充放電形成極化降低充放電效率。
影響磷酸鐵鋰電池一致性的因素：
1)原材料的品質(zhì)：特別是磷酸鐵鋰材料系新生事物，其制造設(shè)備、合成工藝都不安全成熟、品質(zhì)易出現(xiàn)波動，導(dǎo)致電池產(chǎn)品一致性受到影響。
2)生產(chǎn)環(huán)境：磷酸鐵鋰電池做一個化工原料眾多、工藝繁雜的高科技產(chǎn)品，其生產(chǎn)環(huán)境對溫度、濕度、粉塵等都有很高的要求，如果沒有控制到位，電池品質(zhì)將出現(xiàn)波動。
3)制造設(shè)備：生產(chǎn)過程中手工的成分越少、設(shè)備自動化程度越高，鋰電池一致性越好。
磷酸鐵鋰電池在低溫下使用有哪些后果？
磷酸鐵鋰電池在低溫環(huán)境下使用受到限制，除了因為放電容量會嚴重衰退外，低溫下也不能對鋰電池進行充電。在低溫充電時，電池石墨電極上的鋰離子的嵌入和鍍鋰反應(yīng)是同時存在的且相互競爭。低溫條件下鋰離子在石墨中的擴散被抑制，電解液的導(dǎo)電率下降，從而導(dǎo)致嵌入速率降低而在石墨表面上會使鍍鋰反應(yīng)更容易產(chǎn)生。
低溫下正極材料活性降低，使得能夠發(fā)生移動帶來放電電流的鋰離子數(shù)量下降，是容量下降的根本原因。
低溫下，正負極材料中，帶電離子的擴散運動能力變差，穿越電極與電解液的鈍化膜變得困難，在電解液中傳遞的速度也降低，并且在傳遞過程中還會額外產(chǎn)生很多熱量。鋰離子到達負極以后，在負極材料內(nèi)部的擴散也變得不順暢。全部的過程，帶電粒子的運動都變得困難重重，在外部看來，就是電芯的內(nèi)阻升高了。
