磷酸鐵鋰離子電池低溫性能怎么樣?

鋰離子電池在低溫環(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)鋰離子電池進(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)更容易出現(xiàn)。

研究表明，一塊容量為3500mAh的電池，假如在-10℃的環(huán)境中工作，經(jīng)過(guò)不到100次的充放電循環(huán)，電量將急劇衰減至500mAh，基本就報(bào)廢了。也就是說(shuō)，在-10℃的工作環(huán)境中，假如一輛電動(dòng)汽車每天充放電一次，那么三個(gè)月后電池就得報(bào)廢換新的了。

影響磷酸鐵鋰離子電池低溫性能的原因

⒈正極結(jié)構(gòu)

正極材料的三維結(jié)構(gòu)制約著磷酸鐵鋰離子電池的擴(kuò)散速率，低溫下影響尤其明顯。不同正極材料具有不同的三維結(jié)構(gòu)，目前用作電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池的正極材料重要是磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元材料和錳酸鋰。磷酸鐵鋰離子電池在-20℃的放電容量只能達(dá)到常溫容量的67.38%，而鎳鈷錳三元電池能夠達(dá)到70.1%。

⒉高熔點(diǎn)溶劑

由于電解液混合溶劑中存在高熔點(diǎn)溶劑，鋰離子電池電解液在低溫環(huán)境下黏度增大，當(dāng)溫度過(guò)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。

⒊鋰離子擴(kuò)散速率

低溫環(huán)境下鋰離子在石墨負(fù)極中的擴(kuò)散速率降低。低溫環(huán)境下鋰離子電池的電荷遷移阻抗增大，導(dǎo)致鋰離子在石墨負(fù)極中的擴(kuò)散速率降低是影響磷酸鐵鋰離子電池低溫性能的重要原因。

⒋SEI膜

低溫環(huán)境下，磷酸鐵鋰離子電池負(fù)極的SEI膜增厚，SEI膜阻抗增大導(dǎo)致鋰離子在SEI膜中的傳導(dǎo)速率降低，最終鋰離子電池在低溫環(huán)境下充放電形成極化降低充放電效率。

5.生產(chǎn)環(huán)境

磷酸鐵鋰離子電池做為一個(gè)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(duì)溫度、濕度、粉塵等都有很高的要求，假如沒有控制到位，電池品質(zhì)將出現(xiàn)波動(dòng)。

總結(jié)：目前多因素影響著磷酸鐵鋰離子電池的低溫性能，如正極的結(jié)構(gòu)、鋰離子在電池各部分的遷移速率、SEI膜的厚度及化學(xué)成分以及電解液中鋰鹽和溶劑的選擇等。低溫性能限制了鋰離子電池在電動(dòng)汽車領(lǐng)域、特種領(lǐng)域及極端環(huán)境中的應(yīng)用，開發(fā)低溫性能優(yōu)異的鋰離子電池是市場(chǎng)的迫切需求。