低溫性能表現(xiàn)不佳使得磷酸鐵鋰電池難以獨(dú)享儲能市場

來源：存能電氣  日期：2020-07-10 14:12  瀏覽量：次

低溫性能表現(xiàn)不佳使得磷酸鐵鋰電池難以獨(dú)享儲能市場。在儲能領(lǐng)域，磷酸鐵鋰電池一直是最有前景的電池體系。以磷酸鐵鋰電池為例，這種電池安全性高，單體壽命較長，但低溫性能比其他技術(shù)體系的電池略差。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。

低溫性能表現(xiàn)不佳使得磷酸鐵鋰電池難以獨(dú)享儲能市場

低溫性能一直是磷酸鐵鋰電池的軟肋所在，目前磷酸鐵鋰電池仍是未來儲能領(lǐng)域應(yīng)用前景最為廣闊的電池體系，但是低溫性能表現(xiàn)不佳的缺點(diǎn)使得磷酸鐵鋰電池難以獨(dú)享儲能市場。在0-25℃之間，磷酸鐵鋰電池的整體性能表現(xiàn)尚可，但是溫度下降到0℃以下后，磷酸鐵鋰電池的放電容量與平均電壓都出現(xiàn)了較為明顯的下降。

就中國市場方面來看，中國幅員遼闊，維度跨度較大，這使得國內(nèi)各地氣溫差異較為明顯；其中秦嶺淮河一線以北地區(qū)的冬季的平均氣溫多在0℃以下，西北、東北等不少地區(qū)的溫度更是在-10℃以下。這些地區(qū)的氣候環(huán)境注定了磷酸鐵鋰電池?zé)o論在實(shí)際應(yīng)用體驗(yàn)還是在性價(jià)比角度方面都大打折扣。實(shí)際上，以西藏地區(qū)為例，2020年所新建的5G基站大部分使用的也是鈦酸鋰體系電池，而非磷酸鐵鋰電池。

從等溫線情況來看，歐美不少地區(qū)的氣候條件與中國北方較為類似，平均企穩(wěn)較低，挪威、芬蘭等部分北歐國家更是處于北極圈附近，惡劣的氣候條件決定了磷酸鐵鋰電池難以得到有效推廣。就歐美各國儲能電池的應(yīng)用情況來看，目前三元材料體系電池的確也是市場主流，因此未來磷酸鐵鋰電池在海外儲能市場的應(yīng)用之路想必會比較坎坷。

海外市場方面來看，歐美地區(qū)是儲能電池應(yīng)用的主要市場。據(jù)資訊統(tǒng)計(jì)，2020年全球儲能磷酸鐵鋰電池總用量大約為20Gwh，其中歐美需求占比在七成以上，而從未來需求來看，截止到2025年，歐美潛在儲能裝機(jī)總量有望超過50Gwh。

低溫環(huán)境下對磷酸鐵鋰電池有什么影響？

磷酸鐵鋰正極本身電子導(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(shí)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。

低溫環(huán)境下，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(gè)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。

低溫帶來的另外一個(gè)問題，反映到用戶端是充電時(shí)間延長。在低溫下充電，磷酸鐵電池容易析鋰，所以充電之前，一般要對電池進(jìn)行緩慢加熱，等電池溫度升高至正常溫度后再進(jìn)行充電。

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(shí)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(shí)，電池的放電容量和放電平均電壓下降較快。

可以由以上數(shù)據(jù)得出，磷酸鐵鋰電池受溫度影響很大，在以動力電池應(yīng)用領(lǐng)域和溫度影響較大的應(yīng)用環(huán)境，需要對電池進(jìn)行熱管理（風(fēng)冷、液冷等）才能提高電池的使用效率，延長電池系統(tǒng)使用壽命。

總體而言，目前磷酸鐵鋰電池的確是儲能領(lǐng)域的首選，但是其自身低溫性能不佳的缺點(diǎn)限制了磷酸鐵鋰電池的適用性。磷酸鐵鋰電池在安全性、循環(huán)壽命、耐高溫方面，比三元鋰電池具有相當(dāng)高的優(yōu)勢，并且磷酸鐵鋰電池資源豐富、技術(shù)成熟，成本更低，是未來電池儲能技術(shù)的發(fā)展趨勢。