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溫度對磷酸鐵鋰電池性能的影響

來源:存能電氣  日期:2019-03-22 14:06  瀏覽量:

  溫度對磷酸鐵鋰電池性能的影響。磷酸鐵鋰電池受溫度影響很大,需要對電池進行熱管理才能提高電池的使用效率。在新能源行業(yè)磷酸鐵鋰電池被看好,電池循環(huán)壽命可達到3000次左右,放電穩(wěn)定,被廣泛應(yīng)用在動力電池和儲能等領(lǐng)域。

  溫度對磷酸鐵鋰電池會產(chǎn)生哪些影響?

  磷酸鐵鋰電池充電是鋰離子從正極脫出經(jīng)過電解液遷移嵌入負極材料的過程,鋰離子向負極聚合,由六個碳原子俘獲一個鋰離子。在低溫下,化學反應(yīng)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(jīng)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(nèi)短路,進而損壞電池,造成安全事故。

磷酸鐵鋰電池.jpg

  磷酸鐵鋰電池在0~-20℃溫度下,放電容量分別相當于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、2.963V和2.788V,一20℃放電平均電壓比25℃時降低了0.431V。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,尤其當溫度為-20℃時,電池的放電容量和放電平均電壓下降較快。

  低溫對磷酸鐵鋰電池的正負極、電解液和粘接劑等都存在影響。比如,磷酸鐵鋰電池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(nèi)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,在磷酸鐵鋰電池的生產(chǎn)工藝中,粘接劑也是一個非常關(guān)鍵的因素,低溫對粘接劑的性能也會產(chǎn)生較大影響。不僅如此,磷酸鐵鋰電池在低溫充電時,鋰離子可能來不及嵌入石墨負極當中,從而析出在負極表面形成金屬鋰枝晶,這一反應(yīng)會消耗電池中的可以反復充放電的鋰離子、并大幅降低電池容量,析出的金屬鋰枝晶也可能會刺穿隔膜,從而影響安全性能。

  磷酸鐵鋰電池的低溫特性是由其材料特性決定的,很難改變。做過很多實驗,不同材料鋰電池的低溫性能也有區(qū)別,現(xiàn)在最熱火的磷酸鐵鋰是低溫性能最差的,我們的產(chǎn)品在-10℃時放出容量為最大容量的89%,應(yīng)該在業(yè)內(nèi)已經(jīng)是比較高的;在55℃下放出容量可達到95%,相對低溫的衰減還是比較少的。

  影響磷酸鐵鋰電池一致性的因素

  ⒈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,導致電池產(chǎn)品一致性受到影響。

  ⒉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。

 ?、持圃煸O(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,磷酸鐵鋰電池一致性越好。

  對磷酸鐵鋰電池來說,過度放電和過度充電對電池的容量都有損害。正確使用鋰電池的方法,就是電量不滿即可充,避免電量用完再充,避免過充。鋰電池的最佳使用溫度是0到35攝氏度。低溫環(huán)境會降低鋰離子的活性,電池放電能力變?nèi)?,使用時間縮短。如果鋰電池處于低溫環(huán)境的時間較短,這種損害只是暫時的,不會對電池容量產(chǎn)生損害。當溫度回升之后,性能會恢復。

  不過,如果磷酸鐵鋰電池長時間在低溫環(huán)境下工作和充放電,電池陽極表面會析出金屬鋰,這個過程不可逆,會對電池容量造成永久損害。

  以上就是溫度對磷酸鐵鋰電池性能的影響,鋰電池低溫充電,有個確切的且不可接受的危害是鋰單質(zhì)沉積,循環(huán)壽命受損且熱失控風險上升。

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