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低温充电对锂电池的影响

时间:2024-01-26 09:48:18来源:钜大LARGE

导语:​低温环境下锂电池充电有一定的风险。因为随着温度的降低,石墨负极的动力学特性进步一变差,充电过程中,负极的电化学极化明显加剧,析出的金属锂容易形成锂枝晶,穿破隔膜并导致正负极短路。尽量避免锂离子电池在低温下充电。

  低温环境下充电对锂电池有什么影响?

  低温环境下锂电池充电有一定的风险。因为随着温度的降低,石墨负极的动力学特性进步一变差,充电过程中,负极的电化学极化明显加剧,析出的金属锂容易形成锂枝晶,穿破隔膜并导致正负极短路。尽量避免锂离子电池在低温下充电。

  由于低温,负极上嵌套的锂离子电池会产生离子结晶,直接刺穿隔膜,一般情况下就造成微短路了影响寿命和性能,严重的可能爆炸!

  根据专家的研究:锂电池短时间在低温环境下使用,或者温度不够低的情况下,只会暂时影响锂离子电池的电池容量,但不会造成永久伤害。但是如果长时间在低温环境中使用,或者在-40℃超低温环境中,锂离子电池可能会被“冻坏”造成永久损害。

  锂离子电池低温使用存在容量低、衰减严重、循环倍率性能差、析锂现象明显、脱嵌锂不平衡等问题。然而,随着应用领域不断拓展,锂离子电池的低温性能低劣带来的制约愈加明显。在航空航天、户外设备、电力、安防、机器人等领域,要求电池能在-40℃正常工作。因此,改善锂离子电池低温性质具有重大意义。

  对于锂电池来说,目前业内尚未有明确的理论支撑其各温度性能下的内阻、放电平台、寿命、容量等必然联系,相关的计算公式和数学模型还在摸索阶段。大体上,锂电池对0-40℃这个区间的温度并不敏感,然而一旦温度超过这个区间,寿命和容量就会打折扣。

  不同材料锂电池的低温性能也有区别,现在最热火的磷酸铁锂是低温性能最差的,我们的产品在-10℃时放出容量为最大容量的89%,应该在业内已经是比较高的;在55℃下放出容量可达到95%,相对低温的衰减还是比较少的。

  1、锂离子电池在低温环境下使用受到限制,除了因为放电容量会严重衰退外,低温下也不能对锂离子电池进行充电。

  2、在低温充电时,电池石墨电极上的锂离子的嵌入和镀锂反应是同时存在的且相互竞争。低温条件下锂离子在石墨中的扩散被抑制,电解液的导电率下降,从而导致嵌入速率降低而在石墨表面上会使镀锂反应更容易出现。

  3、电池内阻都随着温度的降低而明显升高,荷电量越低的电芯,内阻越大,并且这个趋势也随着温度的变化而保持不变。锂离子电池到达负极以后,在负极材料内部的扩散也变得不顺畅。全部的过程,带电离子的运动都变得困难重重,在外部看来,就是电芯的内阻升高了。

  4、低温对锂离子电池充放电效率的影响,放电过程中,大量的电能消耗在内阻发热上面。电动汽车行驶过程中,就会感觉到,看起来差不多的电量,低温下续航变短了。

  低温预热技术:技术人员找到的应对策略是充电预热,虽然是权宜之计,但对提高锂离子电池的放电能力和长期寿命都有明显效果。低温环境下对锂离子电池充电或使用前,必须对电池进行预加热。

  从正极、负极、电液、粘结剂四块提高磷酸铁锂离子电池的低温性能:正极方面,现在都是纳米化,它的粒径、电阻力,AB平面轴长大小三方面会影响到整个电池低温的特性。通过三种工艺制备了磷酸铁锂,从我们整个制备的条件来讲,不同的磷酸铁锂工艺纳米化跟包覆,我们从AB面的轴长来看,AB面轴长的增大使得锂离子迁移通道会变大,将有利于提高电池倍率的性能。


标签: 锂电池

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