鉅大LARGE | 點擊量:1410次 | 2021年02月10日
鐵鋰離子電池在低溫環(huán)境下會出現(xiàn)的影響有什么
關于鐵鋰離子電池而言,不論是國標還是企標,對放電的下限溫度都有著嚴格的限制:不低于-20℃。而關于充電溫度而言,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),生怕用戶越雷池半步。
在美國汽車協(xié)會進行的測試中,一輛電動汽車在75華氏度時的續(xù)航里程為105英里,20華氏度時候就會降至43英里下降幅度高達60%。電池與人有幾分相似之處,氣候轉冷后就不那么活躍,蓄電池、鐵鋰離子電池和燃料動力電池等都會受到低溫的影響,只是程度不同而已。那么問題來了,本來用戶要的是一個高低溫性能皆要兼顧的全能戰(zhàn)士,但為何鋰電廠家卻要定下這些苛刻的限制呢?
低溫對磷酸鐵鋰離子電池的影響
目前,鐵鋰離子電池是應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,但鐵鋰離子電池有一個致命的缺點,他的低溫性能比其他技術體系的電池略差。低溫對磷酸鐵鋰的正負極、電解液和粘接劑等都存在影響。
比如,磷酸鐵鋰正極本身電子導電性比較差,低溫環(huán)境下容易出現(xiàn)極化,從而降低電池容量;受低溫影響,石墨嵌鋰速度降低,容易在負極表面析出金屬鋰,假如充電后擱置時間不足而投入使用,金屬鋰無法全部再次嵌入石墨內(nèi)部,部分金屬鋰持續(xù)存在負極的表面,極有可能形成鋰枝晶,影響電池安全;低溫下,電解液黏度會新增,鋰離子遷移阻抗也會隨之增大;此外,在鐵鋰離子電池的生產(chǎn)工藝中,粘接劑也是一個非常關鍵的因素,低溫對粘接劑的性能也會出現(xiàn)較大影響。
為何鐵鋰離子電池充電比放電更要溫度?
許多公司的鋰離子電池產(chǎn)品能夠實現(xiàn)低溫下正常放電,但在同樣的溫度下,實現(xiàn)正常充電就比較吃力,甚至無法充電,當Li+嵌入石墨材料時,首先要去溶劑化,這個過程會消耗一定能量,阻礙了Li+擴散到石墨內(nèi)部;相反,Li+在脫出石墨材料進入到溶液中時,會有一個溶劑化過程,而溶劑化不消耗能量,Li+可以快速脫出石墨。因此,石墨材料的充電接受能力要明顯遜色于放電接受能力。
低溫環(huán)境下,鐵鋰離子電池充電有一定的風險。因為隨著溫度的降低,石墨負極的動力學特性進步一變差,充電過程中,負極的電化學極化明顯加劇,析出的金屬鋰容易形成鋰枝晶,穿破隔膜并導致正負極短路。
盡量防止鋰離子電池在低溫下充電。當電池必須在低溫下充電時,要盡可能選擇小電流(即慢充)對鋰離子電池進行充電,并在充電后對鋰離子電池進行充分擱置,從而保證負極析出的金屬鋰能夠與石墨反應,重新嵌入到石墨負極內(nèi)部。