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影響磷酸鐵鋰電池低溫性能和一致性的因素有哪些

來源:存能電氣  日期:2019-06-03 09:08  瀏覽量:

  影響磷酸鐵鋰電池低溫性能和一致性的因素有哪些?磷酸鐵鋰電池低溫性能和一致性差一直是業(yè)內(nèi)重點(diǎn)努力的方向之一。以磷酸鐵鋰電池為例,這種電池安全性高,單體壽命較長,但低溫性能比其他技術(shù)體系的電池略差。低溫對磷酸鐵鋰的正負(fù)極、電解液和粘接劑等都存在影響。

磷酸鐵鋰電池.jpg

  影響磷酸鐵鋰電池低溫性能的因素有哪些?

  磷酸鐵鋰電池低溫性能差,其低溫性能不能適應(yīng)特殊低溫天氣或極端環(huán)境的缺點(diǎn)也愈發(fā)明顯。低溫條件下,鐵鋰電池的有效放電容量和都會有明顯的下降。磷酸鐵鋰電池在低溫環(huán)境下使用受到限制,除了因?yàn)榉烹娙萘繒?yán)重衰退外,低溫下也不能對鋰電池進(jìn)行充電。在低溫充電時,電池石墨電極上的鋰離子的嵌入和鍍鋰反應(yīng)是同時存在的且相互競爭。低溫條件下鋰離子在石墨中的擴(kuò)散被抑制,電解液的導(dǎo)電率下降,從而導(dǎo)致嵌入速率降低而在石墨表面上會使鍍鋰反應(yīng)更容易產(chǎn)生。

  1、生產(chǎn)環(huán)境

  磷酸鐵鋰電池做為一個化工原料眾多、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。

  2、導(dǎo)電性差、鋰離子擴(kuò)散速度慢

  高倍率充放電時,實(shí)際比容量低,這個問題是制約磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個難點(diǎn)。磷酸鐵鋰之所以這么晚還沒有大范圍的應(yīng)用,這是一個主要的問題。

  3、材料方面的影響

  磷酸鐵鋰正極本身電子導(dǎo)電性比較差,另外比較容易產(chǎn)生極化,降低容量的發(fā)揮;負(fù)極這塊主要是低溫充電,因?yàn)樗鼤绊懙桨踩詥栴};電解液這一塊,可能低溫下黏度會增大,鋰離子遷移阻抗會增大;第四個就是粘結(jié)劑,現(xiàn)這個對電池的低溫性能影響也是比較大的。

  4、正極材料

  正極材料的三維結(jié)構(gòu)制約著磷酸鐵鋰電池的擴(kuò)散速率,低溫下影響尤其明顯。研究發(fā)現(xiàn)磷酸亞鐵鋰電池與鎳鈷錳三元電池在-20℃的放電性能,發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰電池在-20℃的放電容量只能達(dá)到常溫容量的67.38%,而鎳鈷錳三元電池能夠達(dá)到70.1%。

  5、高熔點(diǎn)溶劑

  由于鋰電池電解液混合溶劑中存在高熔點(diǎn)溶劑,鋰離子電池電解液在低溫環(huán)境下黏度增大,當(dāng)溫度過低時會發(fā)生電解液凝固現(xiàn)象,導(dǎo)致磷酸鐵鋰電池在電解液中傳輸速率降低。

  6、SEI膜

  低溫環(huán)境下,磷酸鐵鋰電池負(fù)極的SEI膜增厚,SEI膜阻抗增大導(dǎo)致鋰離子在SEI膜中的傳導(dǎo)速率降低,最終鋰離子電池在低溫環(huán)境下充放電形成極化降低充放電效率。

  磷酸鐵鋰電池有高比能量、高比功率、高能量轉(zhuǎn)換效率、長循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn),但目前存在低溫時難以放電和充電的問題。低溫環(huán)境下,電池充電有一定的風(fēng)險(xiǎn)。因此業(yè)內(nèi)人士建議,盡量避免鋰離子電池在低溫下充電。當(dāng)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(jìn)行充電。

  影響磷酸鐵鋰電池一致性的因素有哪些?

  鋰電池成組后,鋰電池組內(nèi)電池一致性就很難維持,壽命也將大大縮短,因而,磷酸鐵鋰電池組內(nèi)電池一致性的控制就顯得格外重要。

  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(dǎo)致電池產(chǎn)品一致性受到影響。

  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。

  制造設(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,鋰電池一致性越好。

  目前,行業(yè)普遍采用鋰電池管理系統(tǒng)來控制電池組內(nèi)電池的一致性和安全,從而保護(hù)鋰電池組,延長產(chǎn)品使用壽命。采用鋰電池管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電池相對一致性的控制,從而避免由于電池不一致在使用過程中可能造成的過充過放,相對延長磷酸鐵鋰電池組的使用壽命。

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