鉅大LARGE | 點擊量:1640次 | 2020年11月25日
低溫時不能給鋰離子電池充電的理由是什么?
鋰離子電池的工作原理為重要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作。在充放電過程中,Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌:充電池時,Li+從正極脫嵌,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極,負(fù)極處于富鋰狀態(tài);放電時則相反。由于鋰離子電池活性高,一致性也是一個問題,所以即使同一批次、同種材料、同種工藝的產(chǎn)品,性能也會有很大差別,我們就無法定一個標(biāo)準(zhǔn)量。
關(guān)于鋰離子電池而言,不論是國標(biāo)還是企標(biāo),對放電的下限溫度都有著嚴(yán)格的限制:不低于-20℃。而關(guān)于充電溫度而言,則不僅會像放電相同規(guī)定最低溫度,甚至明確規(guī)定低溫下只能小倍率充電、且不能滿充(例如0~15度時只能0.2C充電,且上限電壓是4.0V)?,F(xiàn)在一般的動力鋰離子電池使用溫度范圍都可以控制在-20度-60度之間。只要在可控溫度范圍內(nèi),充電是不會又安全問題的。另外,現(xiàn)在的電池出廠之前,或者在客戶審查之時都要做低溫和高溫充放電測試的,測試不合格的電池是不可以流入市場。
目前,鋰離子電池是應(yīng)用在電動汽車上最多的電池,這種電池安全性高,單體壽命較長,但有一個致命的缺點是:在低溫性能比其他技術(shù)體系的電池略差,低溫對鋰離子電池的正負(fù)極、電解液和粘接劑等都存在影響。
鋰離子電池在低溫充電時,鋰離子可能來不及嵌入石墨負(fù)極當(dāng)中,從而析出在負(fù)極表面形成金屬鋰枝晶,這一反應(yīng)會消耗電池中的可以反復(fù)充放電的鋰離子、并大幅降低電池容量,析出的金屬鋰枝晶也可能會刺穿隔膜,從而影響安全性能。
盡量防止鋰離子電池在低溫下充電。,當(dāng)電池必須在低溫下充電時,需求盡或許選擇小電流對鋰離子電池進(jìn)行充電,并在充電后對鋰離子電池進(jìn)行充沛放置,然后確保負(fù)極分出的金屬鋰能夠與石墨反應(yīng),從頭嵌入到石墨負(fù)極內(nèi)部。
鋰離子電池低溫環(huán)境充電的影響
低溫下電池中的金屬鋰會出現(xiàn)沉積現(xiàn)象,不再和物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而發(fā)生電池內(nèi)部短路的情況。因為隨著溫度的降低,石墨負(fù)極的動力學(xué)與熱力學(xué)特性進(jìn)步一變差,充電過程中,負(fù)極的電化學(xué)極化明顯加劇,析出的金屬鋰容易形成鋰枝晶,穿破隔膜并導(dǎo)致正負(fù)極短路。
電極的反應(yīng)率也下降,假設(shè)電池電壓保持恒定,放電電流降低,電池的功率輸出也會下降。假如溫度上升則相反,即電池輸出功率會上升,溫度也影響電解液的傳送速度溫度上升則加快,傳送溫度下降,傳送減慢,鋰離子電池充放電性能也會受到影響。
鋰離子電池所用的電解液作為有機(jī)液體,會在低溫下變粘稠甚至凝結(jié),此時,導(dǎo)電的鋰鹽在里面的活動大大受到限制,這樣的話充電效率很低,從而會導(dǎo)致鋰離子電池在低溫下充電慢,充不滿,放電亦是如此。
隨著溫度的降低,鋰離子電池放電性能顯著下降,放電平臺明顯降低,放電容量明顯減??;當(dāng)溫度降至-30℃時,電池的放電容量為室溫放電容量的87.0%,放電平均電壓比室溫時降低了0.598V,而起存儲的能量僅為普通環(huán)境的70%左右。
下一篇:要怎么檢測電動汽車鋰離子電池好壞