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鋰離子電池的容量為何在低溫下會(huì)下降?

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:2842次  |  2020年10月04日  

在眾多環(huán)境因素中,溫度對(duì)鋰離子電池性能的影響最大。鋰離子電池中使用的電解質(zhì)是一種有機(jī)液體,與潤(rùn)滑脂相同,在低溫下會(huì)發(fā)生粘稠甚至凝固。此時(shí),電池中導(dǎo)電鋰鹽的活性受到很大限制,充電效率很低,會(huì)導(dǎo)致鋰離子電池在低溫下充電緩慢,充放電不足。


制約鋰離子電池低溫性能的因素:在低溫環(huán)境下,電解液粘度增大,甚至部分固化,導(dǎo)致鋰離子電池電導(dǎo)率下降。電解液、陽(yáng)極與隔膜的相容性較差。鋰離子電池負(fù)極析出的鋰嚴(yán)重,析出的金屬鋰與電解液發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)物沉積導(dǎo)致固體電解液界面厚度新增(SEI)。隨著活性物質(zhì)擴(kuò)散體系的減弱,電荷轉(zhuǎn)移阻抗(RCT)明顯增大。


鋰離子電池在低溫環(huán)境中的應(yīng)用受到限制。鋰離子電池除了放電能力嚴(yán)重下降外,在低溫下也無(wú)法充電。在低溫充電過程中,鋰離子在石墨電極上的插層與鋰離子在石墨電極上的鍍鋰反應(yīng)是同時(shí)進(jìn)行的,并且是相互競(jìng)爭(zhēng)的。低溫時(shí),鋰離子在石墨中的擴(kuò)散受到抑制,電解液的電導(dǎo)率降低,導(dǎo)致包埋率降低,更容易在石墨表面發(fā)生鍍鋰反應(yīng)。低溫下鋰離子電池壽命下降的重要原因是內(nèi)部阻抗的增大和鋰離子沉淀引起的容量下降。低溫下,鋰離子電池的性能嚴(yán)重退化,在鋰離子電池的充放電過程中會(huì)發(fā)生一些副反應(yīng)。這些副反應(yīng)重要是鋰離子與電解質(zhì)之間的不可逆反應(yīng),會(huì)導(dǎo)致鋰離子電池容量下降,電池性能進(jìn)一步惡化。

目前,磷酸鐵鋰離子電池是電動(dòng)汽車中應(yīng)用最廣泛的電池。這種電池安全性高,單體壽命長(zhǎng),但磷酸鐵鋰有致命的缺點(diǎn)。其低溫性能略差于其他技術(shù)系統(tǒng)。低溫對(duì)磷酸鐵鋰的正極和負(fù)極、電解液和粘合劑都有影響。



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