鉅大LARGE | 點擊量:19963次 | 2019年09月12日
低溫環(huán)境下為什么不能給鋰離子電池充電
低溫環(huán)境下為什么不能給鋰離子電池充電?鋰離子電池不能處于過低的溫度。在過低的溫度下,電池中的鋰發(fā)生沉積造成內(nèi)部短路。簡單地說,在低溫環(huán)境下,并不是鋰電池真的沒電了,而是有電卻不能正常釋放出來。普通的鋰電池在零攝氏度時,其容量會減少20%,當達到零下10攝氏度時,容量可能只有一半左右。
低溫充電電池
三元、磷酸鐵鋰體系
-20℃低溫0.5C充電,且充放電循環(huán)300周以上;
-40℃低溫0.2C充電,且充放電循環(huán)300周以上。
三元、磷酸鐵鋰體系
-40℃高倍率5C持續(xù)放電,80%以上容量保持率;
-50℃低溫放電,75%以上容量保持率。
低溫環(huán)境下為什么不能給鋰離子電池充電?
鋰離子電池大部分材料如隔膜、電解液等都是有機材料,熔點沸點較低,如果溫度過高電池內(nèi)部會發(fā)生一些負面的化學反應,嚴重影響電池壽命甚至安全性能。
低溫條件下鋰離子電池關鍵材料正極、負極、電解液等電導率降低,導致導電性能下降,會嚴重影響鋰電池壽命。
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%
對于鋰電池來說,目前業(yè)內(nèi)尚未有明確的理論支撐其各溫度性能下的內(nèi)阻、放電平臺、壽命、容量等必然聯(lián)系,相關的計算公式和數(shù)學模型還在摸索階段。大體上,鋰電池對0-40℃這個區(qū)間的溫度并不敏感,然而一旦溫度超過這個區(qū)間,壽命和容量就會打折扣。
做過很多實驗,不同材料鋰電池的低溫性能也有區(qū)別,現(xiàn)在最熱火的磷酸鐵鋰是低溫性能最差的,我們的產(chǎn)品在-10℃時放出容量為最大容量的89%,應該在業(yè)內(nèi)已經(jīng)是比較高的;在55℃下放出容量可達到95%,相對低溫的衰減還是比較少的。這還是送檢產(chǎn)品,大家懂的,質(zhì)量相對流水線正常產(chǎn)品要高很多。
低溫保護就是在氣溫過低的情況下,鋰離子電池中的金屬鋰會產(chǎn)生沉積現(xiàn)象,不再和物質(zhì)發(fā)生化學反應,從而發(fā)生電池內(nèi)部短路的情況。
由于鋰離子電池的工作原理是內(nèi)部的電解質(zhì)通過化學反應的變化,在正負極出現(xiàn)電勢差從而產(chǎn)生電流。在低溫環(huán)境下電解質(zhì)移動得相當慢,從而影響鋰離子在正負極之間的轉(zhuǎn)移活性,導致電池充放電性能下降。
有人反映冬天鋰離子電池充電充不進去,部分帶了鋰電池管理系統(tǒng)的是由于產(chǎn)品保護了,還有的他就是由于質(zhì)量問題充不進去的。
鋰電池在冬天使用時間是必然比夏天短的。在此提醒大家,鋰電池在冬天最好不要充電。由于低溫,負極上嵌套的鋰離子會產(chǎn)生離子結晶,直接刺穿隔膜,一般情況下就造成微短路了影響壽命和性能,嚴重的可能爆炸!
鋰電池在低溫環(huán)境下的影響
低溫對磷酸鐵鋰電池的正負極、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)境下容易產(chǎn)生極化,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,如果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,電解液黏度會增加,鋰離子遷移阻抗也會隨之增大;此外,在磷酸鐵鋰的生產(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產(chǎn)生較大影響。
低溫環(huán)境下,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。
總結:在低溫環(huán)境下,存在電池充電風險,應盡量避免在低溫下為鋰離子電池充電。隨著的技術的進一步發(fā)展,鋰電池在低溫環(huán)境下將有進一步的突破。