鋰離子電池工作溫度,影響鋰電池低溫性能的因素

來源：存能電氣  日期：2020-05-26 09:43  瀏覽量：次

鋰離子電池工作溫度，影響鋰電池低溫性能的因素。低溫條件下鋰電池的性能會(huì)出現(xiàn)下降表現(xiàn)為充電時(shí)間延長(zhǎng)、充放電量減少、電池容量變小、掉電速度快，進(jìn)而影響新能源汽車的續(xù)駛里程。研究表明15-26℃之間的溫度區(qū)間鋰電池的續(xù)駛里程最長(zhǎng)；如果氣溫下降到一定程度，鋰電池甚至?xí)霈F(xiàn)無法充電、不能放電的現(xiàn)象。本文講解鋰離子電池工作溫度以及影響鋰電池低溫性能的因素。

鋰離子電池工作溫度

常規(guī)的鋰離子電池工作溫度在-20℃~60℃之間，不過一般低于0℃后鋰電池性能就會(huì)下降，放電能力就會(huì)相應(yīng)降低，所以鋰離子電池性能完全的工作溫度常見是0~40℃。一些特殊環(huán)境要求的鋰電池溫度各有不同，有些甚至可以在上百攝氏度的環(huán)境中正常進(jìn)行。

當(dāng)電池處于過低溫度環(huán)境時(shí)電解液粘度變大，Li離子的移動(dòng)受阻，負(fù)極表面Li離子的嵌入脫出打破平衡狀態(tài)，會(huì)有一部分Li離子沉積在負(fù)極表面造成析鋰現(xiàn)象，從而造成了電池容量的損失；而當(dāng)電池處于過高溫環(huán)境下時(shí)電解液及活性物質(zhì)的活性較大，電池內(nèi)部會(huì)有副反應(yīng)的發(fā)生以及電解液的分解，一方面造成了容量的損失，另一方面也會(huì)因?yàn)楦狈磻?yīng)的發(fā)生產(chǎn)生氣體造成電池的鼓脹。

鋰電池處于低溫環(huán)境下電解液粘度變大，鋰離子的遷移速度變慢，在低溫下以較大的電流放電，放出的容量會(huì)相對(duì)減少；高溫環(huán)境下與上面情況相同，因副反應(yīng)的發(fā)生損失容量，并可能產(chǎn)生氣體造成鼓脹。同樣一般鋰電池的參考測(cè)試溫度是23±5℃度，高于或低于這個(gè)溫度測(cè)試的結(jié)果都會(huì)有點(diǎn)偏差。

影響鋰電池低溫性能的因素

1、高熔點(diǎn)溶劑：由于電解液混合溶劑中存在高熔點(diǎn)溶劑，鋰電池電解液在低溫環(huán)境下黏度增大，當(dāng)溫度過低時(shí)會(huì)發(fā)生電解液凝固現(xiàn)象，導(dǎo)致鋰離子在電解液中傳輸速率降低。

2、電解液黏度：鋰離子電池充放電的過程就是鋰離子通過電解液在電池正負(fù)極之間來回移動(dòng)的過程。低溫條件下電解液會(huì)比常溫更為黏稠，使鋰離子在其間來回移動(dòng)的阻力增大，降低鋰離子的移動(dòng)速度，一部分鋰離子甚至無力穿透電池隔膜完成正負(fù)極的脫嵌和嵌入，使電池充放電量減少。

3、正極材料：鋰離子電池使用的正極材料有許多種，正極材料的不同是電池低溫性能出現(xiàn)差異化的根本原因之一。研究表明在-20℃條件下，磷酸鐵鋰電池的放電容量只能達(dá)到常溫的67.38％，鎳鈷錳三元電池則可達(dá)到70.1％，而錳酸鋰電池更可達(dá)到常溫容量的83％?？梢婂i酸鋰電池的低溫性能最好，而磷酸鐵鋰電池的低溫性能較差。

4、隔膜：隔膜孔徑的大小對(duì)鋰電池性能有直接的影響，孔徑太小會(huì)增大電池內(nèi)阻，孔徑太大則容易使正負(fù)極直接接觸或易被鋰枝晶刺穿造成電池短路。合適的孔隙率對(duì)隔膜及鋰電池的性能發(fā)揮尤為重要：隔膜的孔隙率若太小隔膜透氣性能差、電解液吸附能力弱、電導(dǎo)率低；孔隙率太高，雖然透氣性能和電解液吸附能力明顯改善，但對(duì)應(yīng)的收縮率和抗穿刺能力變差。

雖然鋰離子電池在低溫條件下電池性能會(huì)下降，電池容量會(huì)變小，但只要不在0℃以下的環(huán)境中充電是不會(huì)對(duì)電池造成損壞的。隨著溫度的上升電池性能會(huì)重新恢復(fù)，為減少低溫對(duì)鋰電池性能的影響，在低溫條件下我們可以可以在出車時(shí)低速緩行幾分鐘來提高電池溫度來增加放電量；當(dāng)然最有效的方法還是為鋰電池搭載智能溫控系統(tǒng)，使鋰電池處于一個(gè)較佳的溫度環(huán)境中工作。