溫度對鋰動力電池的影響有哪些？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-07-08 18:02
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鋰動力電池的自放電是指鋰動力電池在開路擱置時自動放電現(xiàn)，鋰動力電池發(fā)生自放電將直接減少鋰動力電池可輸出的電量，使鋰動力電池容量降低。自放電的產生主要是由于電極在電解液中處于熱力學的不穩(wěn)定狀態(tài)，鋰動力電池的兩個電極各自發(fā)生氧化還原反應的結果。
在兩個電極中，負極的自放電是主要的，自放電的發(fā)生使活性物質被消耗，轉變成不能利用的熱能。自放電的大小，可以用自放電率來表示，即規(guī)定時間內鋰動力電池容量降低的百分數(shù)來表示：
式中：Y%為自放電率；C1為閥控密封式鉛酸鋰動力電池擱置前的容量；C2為鋰動力電池擱置后的容量；T為鋰動力電池的擱置時間，一般用天、周、月或年來表示。
鋰動力電池自放電速率的大小是由動力學的因素決定的，主要取決于電極的材料的本性、表面狀態(tài)、電解液的組成和濃度、雜質含量等，也取決與擱置的環(huán)境條件，如溫度和濕度等因素。
鋰動力電池在高溫條件下儲存，容量損失最大；低溫條件下儲存，容量損失最小。鋰動力電池的荷電保持能力強，允許工作溫度范圍寬。自放電主要受制造工藝，材料，儲存條件的影響自放電是衡量鋰動力電池性能的主要參數(shù)之一。鋰動力電池儲存溫度越低，自放電率也越低，但也應注意溫度過低或過高均有可能造成鋰動力電池損壞而導致無法使用。
（3）溫度對鋰動力電池壽命的影響：
溫度的升高對鋰動力電池的日歷壽命和循環(huán)壽命都有影響，溫度對鋰動力電池壽命的影響符合阿倫尼烏斯方程，鋰動力電池溫度升高，反應速度加快，相關研究表明鋰動力電池溫度每升高10℃其退化速度就增加1倍。同一款電芯，當剩余容量為90%，25℃溫度下輸出容量為300kWh，而35℃溫度下的輸出容量僅為163kWh。
溫度上升10℃，電芯的循環(huán)壽命下降了近50%。由此可見，溫度對鋰動力電池的循環(huán)壽命有很大的影響。所以在鋰動力電池的使用過程中，應該盡量避免電池長期在高溫條件下使用，尤其需要避免鋰動力電池在高溫條件下的高倍率充放電循環(huán)，這也是車用動力電池必須進行溫度控制的一個主要原因。
（1）鋰動力電池低溫特性：
鋰動力電池在不同低溫下的放電容量曲線如圖1所示，與室溫20℃相比，低溫-20℃下容量衰減已經比較明顯，到-30℃是容量損失更多，-40℃下容量連一半都不到了。
從電化學角度分析，溶液電阻、SEI膜電阻在整個溫度范圍內變化不大，對鋰動力電池低溫性能的影響較小；電荷傳遞電阻隨溫度的降低而顯著增加，且在整個溫度范圍內隨溫度的變化都明顯大于溶液電阻和SEI膜電阻。
這是因為隨著溫度的降低，電解液的離子電導率隨之降低，SEI膜電阻和電化學反應電阻隨之增大，導致低溫下歐姆極化、濃差極化和電化學極化均增大，在鋰動力電池的放電曲線上就表現(xiàn)為平均電壓和放電容量均隨著溫度降低而降低。
鋰動力電池在低溫充電過程中的歐姆極化、濃差極化和電化學極化將加大，導致金屬鋰沉積，使電解液分解，最終導致電極表面SEI膜增厚、SEI膜電阻增加，在放電曲線上表現(xiàn)為放電平臺和放電容量降低。
鋰動力電池在低溫條件下，化學反應活性降低，同時鋰離子遷移變慢，在負極表面的鋰離子還沒有嵌入到負極中已經先還原成金屬鋰，并在負極表面沉淀析出形成鋰枝晶，這容易刺穿隔膜造成電池內短路，進而損壞電池，造成安全事故。
（2）鋰動力電池高溫特性：
鋰動力電池在120℃高溫下，鋰動力電池的部分正極粘結劑PVdF將從Part1區(qū)域遷移到正極表面，造成Part1區(qū)域的粘結劑含量下降，即活性材料中粘結劑的缺失，導致電化學反應的能力下降。在Part2區(qū)域，因是正極的主體，粘結劑含量正常，高溫影響不大，活性材料可以正常進行反應。
鋰動力電池在85℃下循環(huán)，鋰動力電池的負極表面出現(xiàn)固體電解質，負極表面被新生成的固體電解質覆蓋。當溫度上升在120℃時，生成了更多的固體電解質，負極表面被更多的固體電解質覆蓋，消耗了更多的活性鋰離子，造成鋰動力電池容量的下降。
