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提高鋰離子電池低溫性能的秘訣

來源:存能電氣  日期:2019-09-06 10:29  瀏覽量:

  提高鋰離子電池低溫性能的秘訣。低溫會導(dǎo)致鋰離子電池電性能下降,甚至?xí)?dǎo)致鋰離子電池?zé)o法使用,低溫充電更會導(dǎo)致鋰枝晶的產(chǎn)生,為了提高鋰離子電池的低溫性能,廣大的科研工作者提出了多種措施。

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  提高鋰離子電池低溫性能的秘訣

  面對低溫下鋰離子電池使用受限的局面,技術(shù)人員找到的應(yīng)對策略是充電預(yù)熱,雖然是權(quán)宜之計,但對提高鋰電池的低溫性能有著明顯的效果。

  低溫環(huán)境下對鋰電池充電或使用前,必須對電池進行預(yù)加熱。電動汽車車載的電池管理系統(tǒng)(BMS)對電池加熱的方式大體可分外部加熱與內(nèi)部加熱兩大類。

  外部加熱方式有空氣加熱、液體加熱、相變材料加熱,以及熱阻加熱器或者熱泵加熱。這些加熱方式一般位于電池包中,或者設(shè)置在熱循環(huán)介質(zhì)的容器中。內(nèi)部加熱法加熱電池,則是通過交流電流激勵電池內(nèi)部電化學(xué)物質(zhì),使電池本身產(chǎn)生熱量。

  鋰離子電池低溫性能的提升關(guān)鍵在于電解液低溫性能的提升,常規(guī)的商業(yè)鋰離子電池電解液在低溫下粘度會快速增加。因此提升鋰離子電池低溫性能的關(guān)鍵在于提高電解液的低溫性能。

  電解質(zhì)鹽是電解液的重要組成之一,也是獲得優(yōu)良低溫性能的關(guān)鍵因素。目前,商用電解質(zhì)鹽是六氟磷酸鋰,形成的SEI膜阻抗較大,導(dǎo)致其低溫性能較差,新型鋰鹽的開發(fā)迫在眉睫。四氟硼酸鋰陰離子半徑小,易締合,電導(dǎo)率較LiPF6低,但是低溫下電荷轉(zhuǎn)移阻抗小,作為電解質(zhì)鹽具有良好的低溫性能。

  通過優(yōu)化SEI膜的組成及成膜條件,提高SEI膜在低溫下的離子導(dǎo)電性有利于電池低溫性能的提高,因此開發(fā)低溫性能優(yōu)異的成膜添加劑是目前的研究熱點。

  低溫對鋰離子電池的影響

  鋰離子電池作為綠色環(huán)保能源已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域,但是較差的低溫性能使其在航空、航天和軍事等特殊領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。一般當溫度降至一10℃時,鋰離子電池的放電容量和工作電壓都會降低。

  眾所周知溫度對鋰離子電池的性能有著十分重要的影響,溫度過低時由于電解液粘度的增加,SEI膜阻抗增大,石墨負極動力學(xué)性能變差,會導(dǎo)致電池的電化學(xué)極化增加,極大的降低電池放電能力,例如一輛在23.9℃下能夠行駛105英里的電動汽車,在-6.7℃下僅能行駛60英里左右。

  同時低溫充電是十分危險的,會導(dǎo)致鋰枝晶的產(chǎn)生,引發(fā)嚴重的安全問題。

  低溫下,電解液的粘度降低。導(dǎo)電性下降,活性物質(zhì)的活性也會降低。會使電解液的濃度差變大,極化增強,使充電提前終止。更重要的是,鋰離子在碳負極的擴散速度會更慢。容易有鋰的析出。溫度下降,電極的反應(yīng)速率也下降。

  普遍認為,使用電解質(zhì)添加劑是提高鋰離子電池性能最經(jīng)濟和最有效的方法。

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