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：次

　　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(jìn)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(dá)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(fù)極材料的過程，鋰離子向負(fù)極聚合，由六個碳原子俘獲一個鋰離子。在低溫下，化學(xué)反應(yīng)活性降低，同時鋰離子遷移變慢，在負(fù)極表面的鋰離子還沒有嵌入到負(fù)極中已經(jīng)先還原成金屬鋰，并在負(fù)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(jìn)而損壞電池，造成安全事故。

　　磷酸鐵鋰電池在0～-20℃溫度下，放電容量分別相當(dāng)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(dāng)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(fù)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(dǎo)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(fù)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(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(fù)極當(dāng)中，從而析出在負(fù)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(fù)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(shí)驗(yàn)，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(dá)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

　?、痹牧系钠焚|(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。

　?、采a(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(dāng)溫度回升之后，性能會恢復(fù)。

　　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(fēng)險上升。