低溫環(huán)境下鋰電池容量為何會(huì)降低

來(lái)源：存能電氣  日期：2019-07-01 14:40  瀏覽量：次

　　低溫環(huán)境下鋰電池容量為何會(huì)降低？鋰電池的功用參數(shù)首要有電動(dòng)勢(shì)、容量、比能量和電阻。低溫環(huán)境會(huì)降低鋰電池實(shí)際容量，隨著應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，鋰電池的低溫性能低劣帶來(lái)的制約愈加明顯。據(jù)報(bào)道，在-20℃時(shí)鋰離子電池放電容量只有室溫時(shí)的31.5%左右。傳統(tǒng)鋰電池工作溫度在-20~+55℃之間。因此，改善鋰電池低溫性質(zhì)具有重大意義。

　　低溫環(huán)境下鋰電池容量為何會(huì)降低？

　　在眾多環(huán)境要素中，溫度對(duì)鋰電池性能的影響最大。鋰電池所用的電解液作為有機(jī)液體，如同油脂，會(huì)在低溫下變粘稠甚至凝結(jié)。此時(shí)，導(dǎo)電的鋰鹽在里面的活動(dòng)大大受到限制，這樣的話充電效率很低，從而會(huì)導(dǎo)致鋰電池在低溫下充電慢，充不滿，放電亦是如此。

　　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?huì)嚴(yán)重衰退外，低溫下也不能對(duì)鋰電池進(jìn)行充電。在低溫充電時(shí)，電池石墨電極上的鋰離子的嵌入和鍍鋰反應(yīng)是同時(shí)存在的且相互競(jìng)爭(zhēng)。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(huì)使鍍鋰反應(yīng)更容易產(chǎn)生。鋰離子電池在低溫下使用時(shí)壽命下降的原因主要有內(nèi)部阻抗的增加與鋰離子析出使容量衰減。

　　低溫下鋰電池性能退化嚴(yán)重，同時(shí)在鋰離子電池充放電過(guò)程中會(huì)有一些副反應(yīng)發(fā)生。這些副反應(yīng)中主要是鋰離子與電解液不可逆的反應(yīng)，會(huì)造成鋰電池容量衰退，使電池性能進(jìn)一步惡化。

　　制約鋰電池低溫性能的因素

　　●低溫環(huán)境下，電解液的黏度增大，甚至部分凝固，導(dǎo)致鋰離子電池的導(dǎo)電率下降。

　　●低溫環(huán)境下電解液與負(fù)極、隔膜之間的相容性變差。

　　●低溫環(huán)境下鋰離子電池的負(fù)極析出鋰嚴(yán)重，并且析出的金屬鋰與電解液反應(yīng)，其產(chǎn)物沉積導(dǎo)致固態(tài)電解質(zhì)界面（SEI）厚度增加。

　　●低溫環(huán)境下鋰離子電池在活性物質(zhì)內(nèi)部擴(kuò)散系統(tǒng)降低，電荷轉(zhuǎn)移阻抗（Rct）顯著增大。

　　目前，磷酸鐵鋰電池是應(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)，但磷酸鐵鋰有一個(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。

　　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(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)增加，鋰離子遷移阻抗也會(huì)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(gè)非常關(guān)鍵的因素，低溫對(duì)粘接劑的性能也會(huì)產(chǎn)生較大影響。

　　面對(duì)低溫下鋰電池使用受限的局面，技術(shù)人員找到的應(yīng)對(duì)策略是充電預(yù)熱，雖然是權(quán)宜之計(jì)，但對(duì)提高鋰電池的放電能力和長(zhǎng)期壽命都有明顯效果。