鉅大LARGE | 點擊量：1599次 | 2021年08月31日
鋰離子電池為什么一到冬天性能就會下降
制約鋰離子電池低溫性能的因素
低溫環(huán)境下，電解液的黏度增大，甚至部分凝固，導致鋰離子電池的導電率下降。
低溫環(huán)境下電解液與負極、隔膜之間的相容性變差。
低溫環(huán)境下鋰離子電池的負極析出鋰嚴重，并且析出的金屬鋰與電解液反應，其產(chǎn)物沉積導致固態(tài)電解質(zhì)界面（SEI）厚度新增。
低溫環(huán)境下鋰離子電池在活性物質(zhì)內(nèi)部擴散系統(tǒng)降低，電荷轉(zhuǎn)移阻抗（Rct）顯著增大。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
有關(guān)影響鋰離子電池低溫性能決定性因素的探討
專家觀點一：電解液對鋰離子電池低溫性能的影響最大，電解液的成分及物化性能對電池低溫性能有緊要影響。電池低溫下循環(huán)面對的問題是：電解液粘度會變大，離子傳導速度變慢，造成外電路電子遷移速度不匹配，因此電池出現(xiàn)嚴重極化，充放電容量出現(xiàn)急劇降低。尤其當?shù)蜏爻潆姇r，鋰離子很容易在負極表面形成鋰枝晶，導致電池失效。
電解液的低溫性能與電解液自身電導率的大小關(guān)系密切，電導率大電解液的傳輸離子快，低溫下可以發(fā)揮出更多的容量。電解液中的鋰鹽解離的越多，遷移數(shù)目就越多，電導率就越高。電導率高，離子傳導速率越快，所受極化就越小，在低溫下電池的性能表現(xiàn)越好。因此較高的電導率是實現(xiàn)鋰離子蓄電池良好低溫性能的必要條件。
電解液的電導率與電解液的組成成分有關(guān)，減小溶劑的粘度是提高電解液電導率的途徑之一。溶劑低溫下溶劑良好的流動性是離子運輸?shù)谋Ｕ希蜏叵码娊庖涸谪摌O所形成的固體電解質(zhì)膜也是影響鋰離子傳導的關(guān)鍵，且RSEI為鋰離子電池在低溫環(huán)境下的緊要阻抗。
專家二：限制鋰離子電池低溫性能的緊要因素是低溫下急劇新增的Li+擴散阻抗，而并非SEI膜。
鋰離子電池正極材料的低溫特性
1
層狀結(jié)構(gòu)正極材料的低溫特性
層狀結(jié)構(gòu)，既擁有一維鋰離子擴散通道所不可比擬的倍率性能，又擁有三維通道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，是最早商用的鋰離子電池正極材料。其代表性物質(zhì)有LiCoO2、Li(Co1-xNix)O2和Li(Ni,Co,Mn)O2等。
謝曉華等以LiCoO2/MCMb為研究對象，探測了其低溫充放電特性。
結(jié)果顯示，隨著溫度的降低，其放電平臺由3.762V(0℃)下降到3.207V(–30℃)；其電池總?cè)萘恳灿?8.98mAh(0℃)銳減到68.55mAh(–30℃)。
2
尖晶石結(jié)構(gòu)正極材料的低溫特性
尖晶石結(jié)構(gòu)LiMn2O4正極材料，由于不含Co元素，故而具有成本低、無毒性的優(yōu)點。
然而，Mn價態(tài)多變和Mn3+的Jahn-Teller效應，導致該組分存在著結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定和可逆性差等問題。
彭正順等指出，不同制備辦法對LiMn2O4正極材料的電化學性能影響較大，以Rct為例：高溫固相法合成的LiMn2O4的Rct分明高于溶膠凝膠法合成的，且這一現(xiàn)象在鋰離子擴散系數(shù)上也有所體現(xiàn)。究其原由，緊要是由于不同合成辦法對產(chǎn)物結(jié)晶度和形貌影響較大。
3
磷酸鹽體系正極材料的低溫特性
LiFePO4因絕佳的體積穩(wěn)定性和安全性，和三元材料一起，成為目前動力鋰離子電池正極材料的主體。磷酸鐵鋰低溫性能差緊要是因為其材料本身為絕緣體，電子導電率低，鋰離子擴散性差，低溫下導電性差，使得電池內(nèi)阻新增，所受極化影響大，電池充放電受阻，因此低溫性能不理想。
谷亦杰等在研究低溫下LiFePO4的充放電行為時發(fā)現(xiàn)，其庫倫效率從55℃的100%分別下降到0℃時的96%和–20℃時的64%；放電電壓從55℃時的3.11V遞減到–20℃時的2.62V。
Xing等利用納米碳對LiFePO4進行改性，發(fā)現(xiàn)，添加納米碳導電劑后，LiFePO4的電化學性能對溫度的敏感性降低，低溫性能得到改善；改性后LiFePO4的放電電壓從25℃時的3.40V下降到–25℃時的3.09V，降低幅度僅為9.12%；且其在–25℃時電池效率為57.3%，高于不含納米碳導電劑的53.4%。
近來，LiMnPO4引起了人們濃厚的興致。研究發(fā)現(xiàn)，LiMnPO4具有高電位(4.1V)、無污染、價格低、比容量大(170mAh/g)等優(yōu)勢。然而，由于LiMnPO4比LiFePO4更低的離子電導率，故在實際中經(jīng)常利用Fe部分取代Mn形成LiMn0.8Fe0.2PO4固溶體。
