提高鋰離子電池低溫性能的秘訣

來源：存能電氣  日期：2019-09-06 10:29  瀏覽量：次

　　提高鋰離子電池低溫性能的秘訣。低溫會導(dǎo)致鋰離子電池電性能下降，甚至?xí)?dǎo)致鋰離子電池?zé)o法使用，低溫充電更會導(dǎo)致鋰枝晶的產(chǎn)生，為了提高鋰離子電池的低溫性能，廣大的科研工作者提出了多種措施。

　　提高鋰離子電池低溫性能的秘訣

　　面對低溫下鋰離子電池使用受限的局面，技術(shù)人員找到的應(yīng)對策略是充電預(yù)熱，雖然是權(quán)宜之計(jì)，但對提高鋰電池的低溫性能有著明顯的效果。

　　低溫環(huán)境下對鋰電池充電或使用前，必須對電池進(jìn)行預(yù)加熱。電動汽車車載的電池管理系統(tǒng)(BMS)對電池加熱的方式大體可分外部加熱與內(nèi)部加熱兩大類。

　　外部加熱方式有空氣加熱、液體加熱、相變材料加熱，以及熱阻加熱器或者熱泵加熱。這些加熱方式一般位于電池包中，或者設(shè)置在熱循環(huán)介質(zhì)的容器中。內(nèi)部加熱法加熱電池，則是通過交流電流激勵電池內(nèi)部電化學(xué)物質(zhì)，使電池本身產(chǎn)生熱量。

　　鋰離子電池低溫性能的提升關(guān)鍵在于電解液低溫性能的提升，常規(guī)的商業(yè)鋰離子電池電解液在低溫下粘度會快速增加。因此提升鋰離子電池低溫性能的關(guān)鍵在于提高電解液的低溫性能。

　　電解質(zhì)鹽是電解液的重要組成之一，也是獲得優(yōu)良低溫性能的關(guān)鍵因素。目前，商用電解質(zhì)鹽是六氟磷酸鋰，形成的SEI膜阻抗較大，導(dǎo)致其低溫性能較差，新型鋰鹽的開發(fā)迫在眉睫。四氟硼酸鋰陰離子半徑小，易締合，電導(dǎo)率較LiPF6低，但是低溫下電荷轉(zhuǎn)移阻抗小，作為電解質(zhì)鹽具有良好的低溫性能。

　　通過優(yōu)化SEI膜的組成及成膜條件，提高SEI膜在低溫下的離子導(dǎo)電性有利于電池低溫性能的提高，因此開發(fā)低溫性能優(yōu)異的成膜添加劑是目前的研究熱點(diǎn)。

　　低溫對鋰離子電池的影響

　　鋰離子電池作為綠色環(huán)保能源已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，但是較差的低溫性能使其在航空、航天和軍事等特殊領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。一般當(dāng)溫度降至一10℃時(shí)，鋰離子電池的放電容量和工作電壓都會降低。

　　眾所周知溫度對鋰離子電池的性能有著十分重要的影響，溫度過低時(shí)由于電解液粘度的增加，SEI膜阻抗增大，石墨負(fù)極動力學(xué)性能變差，會導(dǎo)致電池的電化學(xué)極化增加，極大的降低電池放電能力，例如一輛在23.9℃下能夠行駛105英里的電動汽車，在-6.7℃下僅能行駛60英里左右。

　　同時(shí)低溫充電是十分危險(xiǎn)的，會導(dǎo)致鋰枝晶的產(chǎn)生，引發(fā)嚴(yán)重的安全問題。

　　低溫下，電解液的粘度降低。導(dǎo)電性下降，活性物質(zhì)的活性也會降低。會使電解液的濃度差變大，極化增強(qiáng)，使充電提前終止。更重要的是，鋰離子在碳負(fù)極的擴(kuò)散速度會更慢。容易有鋰的析出。溫度下降，電極的反應(yīng)速率也下降。

　　普遍認(rèn)為,使用電解質(zhì)添加劑是提高鋰離子電池性能最經(jīng)濟(jì)和最有效的方法。