低溫環境下鋰電池容量為何會降低

來源：存能電氣  日期：2019-07-01 14:40  瀏覽量：次

　　低溫環境下鋰電池容量為何會降低？鋰電池的功用參數首要有電動勢、容量、比能量和電阻。低溫環境會降低鋰電池實際容量，隨著應用領域不斷拓展，鋰電池的低溫性能低劣帶來的制約愈加明顯。據報道，在-20℃時鋰離子電池放電容量只有室溫時的31.5%左右。傳統鋰電池工作溫度在-20~+55℃之間。因此，改善鋰電池低溫性質具有重大意義。

　　低溫環境下鋰電池容量為何會降低？

　　在眾多環境要素中，溫度對鋰電池性能的影響最大。鋰電池所用的電解液作為有機液體，如同油脂，會在低溫下變粘稠甚至凝結。此時，導電的鋰鹽在里面的活動大大受到限制，這樣的話充電效率很低，從而會導致鋰電池在低溫下充電慢，充不滿，放電亦是如此。

　　鋰電池在低溫環境下使用受到限制，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更容易產生。鋰離子電池在低溫下使用時壽命下降的原因主要有內部阻抗的增加與鋰離子析出使容量衰減。

　　低溫下鋰電池性能退化嚴重，同時在鋰離子電池充放電過程中會有一些副反應發生。這些副反應中主要是鋰離子與電解液不可逆的反應，會造成鋰電池容量衰退，使電池性能進一步惡化。

　　制約鋰電池低溫性能的因素

　　●低溫環境下，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。

　　●低溫環境下電解液與負極、隔膜之間的相容性變差。

　　●低溫環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，其產物沉積導致固態電解質界面（SEI）厚度增加。

　　●低溫環境下鋰離子電池在活性物質內部擴散系統降低，電荷轉移阻抗（Rct）顯著增大。

　　目前，磷酸鐵鋰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，但磷酸鐵鋰有一個致命的缺點，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。

　　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部，部分金屬鋰持續存在負極的表面，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，在磷酸鐵鋰電池的生產工藝中，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生較大影響。

　　面對低溫下鋰電池使用受限的局面，技術人員找到的應對策略是充電預熱，雖然是權宜之計，但對提高鋰電池的放電能力和長期壽命都有明顯效果。