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磷酸鐵鋰電池低溫性能低劣原因揭秘

鉅大LARGE  |  點擊量:1530次  |  2019年07月20日  

磷酸鐵鋰電池低溫性能低劣原因大揭秘。磷酸鐵鋰電池低溫性能差,其低溫性能不能適應(yīng)特殊低溫天氣或極端環(huán)境的缺點也愈發(fā)明顯。低溫條件下,鐵鋰電池的有效放電容量和都會有明顯的下降。這是什么原因呢?且聽小編緩緩道來。


磷酸鐵鋰電池主要由正極材料、負極材料、隔膜、電解液組成。處于低溫環(huán)境的鋰電池存在著放電電壓平臺下降、放電容量低、容量衰減快、倍率性能差等特點。


磷酸鐵鋰電池低溫性能低劣的原因:


1、生產(chǎn)環(huán)境


磷酸鐵鋰電池做為一個化工原料眾多、工藝繁雜的高科技產(chǎn)品,其生產(chǎn)環(huán)境對溫度、濕度、粉塵等都有很高的要求,如果沒有控制到位,電池品質(zhì)將出現(xiàn)波動。


2、導電性差、鋰離子擴散速度慢


高倍率充放電時,實際比容量低,這個問題是制約磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個難點。磷酸鐵鋰之所以這么晚還沒有大范圍的應(yīng)用,這是一個主要的問題。


3、材料方面的影響


磷酸鐵鋰正極本身電子導電性比較差,另外比較容易產(chǎn)生極化,降低容量的發(fā)揮;負極這塊主要是低溫充電,因為它會影響到安全性問題;電解液這一塊,可能低溫下黏度會增大,鋰離子遷移阻抗會增大;第四個就是粘結(jié)劑,現(xiàn)這個對電池的低溫性能影響也是比較大的。


4、正極材料


正極材料的三維結(jié)構(gòu)制約著磷酸鐵鋰電池的擴散速率,低溫下影響尤其明顯。研究發(fā)現(xiàn)磷酸亞鐵鋰電池與鎳鈷錳三元電池在-20℃的放電性能,發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰電池在-20℃的放電容量只能達到常溫容量的67.38%,而鎳鈷錳三元電池能夠達到70.1%。


5、高熔點溶劑


由于鋰電池電解液混合溶劑中存在高熔點溶劑,鋰離子電池電解液在低溫環(huán)境下黏度增大,當溫度過低時會發(fā)生電解液凝固現(xiàn)象,導致磷酸鐵鋰電池在電解液中傳輸速率降低。


6、SEI膜


低溫環(huán)境下,磷酸鐵鋰電池負極的SEI膜增厚,SEI膜阻抗增大導致鋰離子在SEI膜中的傳導速率降低,最終鋰離子電池在低溫環(huán)境下充放電形成極化降低充放電效率。


影響磷酸鐵鋰電池一致性的因素:


1)原材料的品質(zhì):特別是磷酸鐵鋰材料系新生事物,其制造設(shè)備、合成工藝都不安全成熟、品質(zhì)易出現(xiàn)波動,導致電池產(chǎn)品一致性受到影響。


2)生產(chǎn)環(huán)境:磷酸鐵鋰電池做一個化工原料眾多、工藝繁雜的高科技產(chǎn)品,其生產(chǎn)環(huán)境對溫度、濕度、粉塵等都有很高的要求,如果沒有控制到位,電池品質(zhì)將出現(xiàn)波動。


3)制造設(shè)備:生產(chǎn)過程中手工的成分越少、設(shè)備自動化程度越高,鋰電池一致性越好。


磷酸鐵鋰電池在低溫下使用有哪些后果?


磷酸鐵鋰電池在低溫環(huán)境下使用受到限制,除了因為放電容量會嚴重衰退外,低溫下也不能對鋰電池進行充電。在低溫充電時,電池石墨電極上的鋰離子的嵌入和鍍鋰反應(yīng)是同時存在的且相互競爭。低溫條件下鋰離子在石墨中的擴散被抑制,電解液的導電率下降,從而導致嵌入速率降低而在石墨表面上會使鍍鋰反應(yīng)更容易產(chǎn)生。


低溫下正極材料活性降低,使得能夠發(fā)生移動帶來放電電流的鋰離子數(shù)量下降,是容量下降的根本原因。


低溫下,正負極材料中,帶電離子的擴散運動能力變差,穿越電極與電解液的鈍化膜變得困難,在電解液中傳遞的速度也降低,并且在傳遞過程中還會額外產(chǎn)生很多熱量。鋰離子到達負極以后,在負極材料內(nèi)部的擴散也變得不順暢。全部的過程,帶電離子的運動都變得困難重重,在外部看來,就是電芯的內(nèi)阻升高了。


低溫性能限制了磷酸鐵鋰電池在電動汽車領(lǐng)域、特種領(lǐng)域及極端環(huán)境中的應(yīng)用,開發(fā)低溫性能優(yōu)異的鋰離子電池是市場的迫切需求。


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