低溫對磷酸鐵鋰電池的影響

 

 

 

目前，磷酸鐵鋰電池是應用在電動汽車上最多的電池，這種電池安全性高，單體壽命較長，但磷酸鐵鋰有一個致命的缺點，他的低溫性能比其他技術體系的電池略差。低溫對磷酸鐵鋰的正負極、電解液和粘接劑等都存在影響。比如，磷酸鐵鋰正極本身電子導電性比較差，低溫環(huán)境下容易產(chǎn)生極化，從而降低電池容量；受低溫影響，石墨嵌鋰速度降低，容易在負極表面析出金屬鋰，如果充電后擱置時間不足而投入使用，金屬鋰無法全部再次嵌入石墨內部，部分金屬鋰持續(xù)存在負極的表面，極有可能形成鋰枝晶，影響電池安全；低溫下，電解液黏度會增加，鋰離子遷移阻抗也會隨之增大；此外，在磷酸鐵鋰的生產(chǎn)工藝中，粘接劑也是一個非常關鍵的因素，低溫對粘接劑的性能也會產(chǎn)生較大影響。

 

 

 

低溫對鈦酸鋰電池的影響

 

 

 

同樣是鋰電池，鈦酸鋰電池的耐低溫性能則比較優(yōu)異。尖晶石結構的鈦酸鋰負極材料嵌鋰電位約1.5V，不會形成鋰枝晶，在充放電過程中體積應變小于 1%。納米化的鈦酸鋰電池可大電流充放電，實現(xiàn)了低溫快充的同時又保障了電池的耐久性和安全性。比如，主打鈦酸鋰電池的銀隆新能源，其產(chǎn)品具備在-50-60℃的正常充放電能力。鈦酸鋰電池有著材料上的優(yōu)勢，它在低溫下仍然可以實現(xiàn)快充，這種任性，其他材料電池很難學來。

 

 

 

為何充電比放電更需要溫度？

 

 

 

許多企業(yè)的電池產(chǎn)品能夠實現(xiàn)低溫下正常放電，但在同樣的溫度下，實現(xiàn)正常充電就比較吃力，甚至無法充電，當Li+嵌入石墨材料時，首先要去溶劑化，這個過程會消耗一定能量，阻礙了Li+擴散到石墨內部；相反，Li+在脫出石墨材料進入到溶液中時，會有一個溶劑化過程，而溶劑化不消耗能量，Li+可以快速脫出石墨。因此，石墨材料的充電接受能力要明顯遜色于放電接受能力。

 

 

 

低溫環(huán)境下，電池充電有一定的風險。因為隨著溫度的降低，石墨負極的動力學特性進步一變差，充電過程中，負極的電化學極化明顯加劇，析出的金屬鋰容易形成鋰枝晶，穿破隔膜并導致正負極短路。

 

 

 

盡量避免鋰離子電池在低溫下充電。當電池必須在低溫下充電時，需要盡可能選擇小電流（即慢充）對鋰離子電池進行充電，并在充電后對鋰離子電池進行充分擱置，從而保證負極析出的金屬鋰能夠與石墨反應，重新嵌入到石墨負極內部。