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锂电池百科

锂电池在低温环境下放电降低的原因

作者: GLIDA发表时间:2020-04-01 11:43:16浏览量:264

为什么锂电池的容量在低温下会下降?锂电池的主要功能参数是电动势、容量、比能和电阻。低温环境会降低锂电池的实际容量。随着应用领域的不断扩展,锂电池的低温性能带来了越来越明显的制约
文本标签:低温锂电池、磷酸铁锂电池

为什么锂电池的容量在低温下会下降?锂电池的主要功能参数是电动势、容量、比能和电阻。低温环境会降低锂电池的实际容量。随着应用领域的不断扩展,锂电池的低温性能带来了越来越明显的制约。据报道,锂离子电池在- 20℃时的放电容量仅为室温时的31.5%左右。传统锂电池的工作温度在- 20℃到+ 55℃之间。因此,改善锂电池的低温性能具有重要意义。




锂电池的容量在低温下会下降?在众多环境因素中,温度对锂电池性能的影响最大。锂电池中使用的电解质是一种有机液体,与润滑脂一样,在低温下会发生粘稠甚至凝固。此时,电池中导电锂盐的活性受到很大限制,充电效率很低,会导致锂电池在低温下充电缓慢,充放电不足。




制约锂离子电池低温性能的因素:在低温环境下,电解液粘度增大,甚至部分固化,导致锂离子电池电导率下降。电解液、阳极与隔膜的相容性较差。锂离子电池负极析出的锂严重,析出的金属锂与电解液发生反应,产物沉积导致固体电解液界面厚度增加(SEI)。随着活性物质扩散体系的减弱,电荷转移阻抗(RCT)明显增大。




锂电池在低温环境中的应用受到限制。锂电池除了放电能力严重下降外,在低温下也无法充电。在低温充电过程中,锂离子在石墨电极上的插层与锂离子在石墨电极上的镀锂反应是同时进行的,并且是相互竞争的。低温时,锂离子在石墨中的扩散受到抑制,电解液的电导率降低,导致包埋率降低,更容易在石墨表面发生镀锂反应。低温下锂离子电池寿命下降的主要原因是内部阻抗的增大和锂离子沉淀引起的容量下降。低温下,锂离子电池的性能严重退化,在锂离子电池的充放电过程中会发生一些副反应。这些副反应主要是锂离子与电解质之间的不可逆反应,会导致锂电池容量下降,电池性能进一步恶化。




目前,磷酸铁锂电池是电动汽车中应用最广泛的电池。这种电池安全性高,单体寿命长,但磷酸铁锂有致命的缺点。其低温性能略差于其他技术系统。低温对磷酸铁锂的正极和负极、电解液和粘合剂都有影响。




在低温的影响下,锂在石墨中的插入速度降低,金属锂在负极表面容易析出。如果充电后储存时间不足,投入使用后,金属锂不能再完全嵌入石墨中。部分金属锂连续存在于负极表面,容易形成锂枝晶,影响电池安全;低温时,电解液粘度增大,锂离子的迁移率阻抗增大;另外,在磷酸铁锂电池的生产过程中,粘接剂也是一个非常关键的因素,低温会对粘接剂的性能产生很大的影响。面对低温下锂电池的有限使用,技术人员找到的应对策略是充电和预热。虽然是权宜之计,但对提高锂电池的放电容量和长期使用寿命有明显的效果。

2020-04-01 264人浏览

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