鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1198次 | 2022年04月20日
鐵鋰電池在低溫環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)的影響有什么
關(guān)于鐵鋰離子電池而言,不論是國(guó)標(biāo)還是企標(biāo),對(duì)放電的下限溫度都有著嚴(yán)格的限制:不低于-20℃。而關(guān)于充電溫度而言,則不僅會(huì)像放電相同規(guī)定最低溫度,甚至明確規(guī)定低溫下只能小倍率充電、且不能滿充(例如0~15度時(shí)只能0.2C充電,且上限電壓是4.0V),生怕用戶越雷池半步。
在美國(guó)汽車協(xié)會(huì)進(jìn)行的測(cè)試中,一輛電動(dòng)汽車在75華氏度時(shí)的續(xù)航里程為105英里,20華氏度時(shí)候就會(huì)降至43英里下降幅度高達(dá)60%。電池與人有幾分相似之處,氣候轉(zhuǎn)冷后就不那么活躍,蓄電池、鐵鋰離子電池和燃料動(dòng)力電池等都會(huì)受到低溫的影響,只是程度不同而已。那么問(wèn)題來(lái)了,本來(lái)用戶要的是一個(gè)高低溫性能皆要兼顧的全能戰(zhàn)士,但為何鋰電廠家卻要定下這些苛刻的限制呢?
低溫對(duì)磷酸鐵鋰離子電池的影響
目前,鐵鋰離子電池是應(yīng)用在電動(dòng)汽車上最多的電池,這種電池安全性高,單體壽命較長(zhǎng),但鐵鋰離子電池有一個(gè)致命的缺點(diǎn),他的低溫性能比其他技術(shù)體系的電池略差。低溫對(duì)磷酸鐵鋰的正負(fù)極、電解液和粘接劑等都存在影響。
比如,磷酸鐵鋰正極本身電子導(dǎo)電性比較差,低溫環(huán)境下容易出現(xiàn)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(fù)極表面析出金屬鋰,假如充電后擱置時(shí)間不足而投入使用,金屬鋰無(wú)法全部再次嵌入石墨內(nèi)部,部分金屬鋰持續(xù)存在負(fù)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(huì)新增,鋰離子遷移阻抗也會(huì)隨之增大;此外,在鐵鋰離子電池的生產(chǎn)工藝中,粘接劑也是一個(gè)非常關(guān)鍵的因素,低溫對(duì)粘接劑的性能也會(huì)出現(xiàn)較大影響。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
為何鐵鋰離子電池充電比放電更要溫度?
許多公司的鋰離子電池產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)低溫下正常放電,但在同樣的溫度下,實(shí)現(xiàn)正常充電就比較吃力,甚至無(wú)法充電,當(dāng)Li+嵌入石墨材料時(shí),首先要去溶劑化,這個(gè)過(guò)程會(huì)消耗一定能量,阻礙了Li+擴(kuò)散到石墨內(nèi)部;相反,Li+在脫出石墨材料進(jìn)入到溶液中時(shí),會(huì)有一個(gè)溶劑化過(guò)程,而溶劑化不消耗能量,Li+可以快速脫出石墨。因此,石墨材料的充電接受能力要明顯遜色于放電接受能力。
低溫環(huán)境下,鐵鋰離子電池充電有一定的風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)殡S著溫度的降低,石墨負(fù)極的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)步一變差,充電過(guò)程中,負(fù)極的電化學(xué)極化明顯加劇,析出的金屬鋰容易形成鋰枝晶,穿破隔膜并導(dǎo)致正負(fù)極短路。
盡量防止鋰離子電池在低溫下充電。當(dāng)電池必須在低溫下充電時(shí),要盡可能選擇小電流(即慢充)對(duì)鋰離子電池進(jìn)行充電,并在充電后對(duì)鋰離子電池進(jìn)行充分?jǐn)R置,從而保證負(fù)極析出的金屬鋰能夠與石墨反應(yīng),重新嵌入到石墨負(fù)極內(nèi)部。