溫度對(duì)磷酸鐵鋰電池的影響是什么？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-08-13 21:38
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電池在0～-20℃溫度下，放電容量分別相當(dāng)于25℃溫度下放電容量的88.05％、65.52％和38.88％；放電平均電壓依次為3.134、2.963 V和2.788 V，一20℃放電平均電壓比25℃時(shí)降低了0.431 V。從上述分析可知，隨著溫度的降低，鋰離子電池的放電平均電壓和放電容量均有所降低，尤其當(dāng)溫度為-20℃時(shí)，電池的放電容量和放電平均電壓下降較快。
從電化學(xué)角度分析，溶液電阻、SEI膜電阻在整個(gè)溫度范圍內(nèi)變化不大，對(duì)電池低溫性能的影響較??；電荷傳遞電阻隨溫度的降低而顯著增加，且在整個(gè)溫度范圍內(nèi)隨溫度的變化都明顯大于溶液電阻和SEI膜電阻。這是因?yàn)殡S著溫度的降低，電解液的離子電導(dǎo)率隨之降低，SEI膜電阻和電化學(xué)反應(yīng)電阻隨之增大，導(dǎo)致低溫下歐姆極化、濃差極化和電化學(xué)極化均增大，在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。
從圖2可知，在-20℃下循環(huán)5次再在25℃下循環(huán)，電池的容量與放電平臺(tái)均有所降低。這是因?yàn)殡S著溫度的降低，電解液的離子導(dǎo)電率降低，低溫充電過程中的歐姆極化、濃差極化和電化學(xué)極化加大，導(dǎo)致金屬鋰沉積，使電解液分解，最終導(dǎo)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(tái)和放電容量降低。
1、低溫對(duì)循環(huán)性能影響
從圖中可以看出，電池在-10℃的環(huán)境下容量衰減較快，100次循環(huán)后容量僅剩59mAh/g，容量衰減47.8%；將在低溫下放過電的電池在常溫下進(jìn)行充放電測(cè)試，考察期容量恢復(fù)性能。其容量恢復(fù)至70.8mAh/g，容量損失達(dá)68%。由此可見，電池的低溫循環(huán)對(duì)電池容量的恢復(fù)影響較大。
2、低溫對(duì)安全性能影響
鋰離子電池充電是鋰離子從正極脫出經(jīng)過電解液遷移嵌入負(fù)極材料的過程，鋰離子向負(fù)極聚合，由六個(gè)碳原子俘獲一個(gè)鋰離子。在低溫下，化學(xué)反應(yīng)活性降低，同時(shí)鋰離子遷移變慢，在負(fù)極表面的鋰離子還沒有嵌入到負(fù)極中已經(jīng)先還原成金屬鋰，并在負(fù)極表面沉淀析出形成鋰枝晶，這容易刺穿隔膜造成電池內(nèi)短路，進(jìn)而損壞電池，造成安全事故。
可以由以上數(shù)據(jù)得出，磷酸鐵鋰電池受溫度影響很大，在以動(dòng)力電池應(yīng)用領(lǐng)域和溫度影響較大的應(yīng)用環(huán)境，需要對(duì)電池進(jìn)行熱管理（風(fēng)冷、液冷等）才能提高電池的使用效率，延長電池系統(tǒng)使用壽命。
