鋰離子電池工作溫度,影響鋰電池低溫性能的因素

來源：存能電氣  日期：2020-05-26 09:43  瀏覽量：次

鋰離子電池工作溫度，影響鋰電池低溫性能的因素。低溫條件下鋰電池的性能會出現(xiàn)下降表現(xiàn)為充電時間延長、充放電量減少、電池容量變小、掉電速度快，進而影響新能源汽車的續(xù)駛里程。研究表明15-26℃之間的溫度區(qū)間鋰電池的續(xù)駛里程最長；如果氣溫下降到一定程度，鋰電池甚至?xí)霈F(xiàn)無法充電、不能放電的現(xiàn)象。本文講解鋰離子電池工作溫度以及影響鋰電池低溫性能的因素。

鋰離子電池工作溫度

常規(guī)的鋰離子電池工作溫度在-20℃~60℃之間，不過一般低于0℃后鋰電池性能就會下降，放電能力就會相應(yīng)降低，所以鋰離子電池性能完全的工作溫度常見是0~40℃。一些特殊環(huán)境要求的鋰電池溫度各有不同，有些甚至可以在上百攝氏度的環(huán)境中正常進行。

當電池處于過低溫度環(huán)境時電解液粘度變大，Li離子的移動受阻，負極表面Li離子的嵌入脫出打破平衡狀態(tài)，會有一部分Li離子沉積在負極表面造成析鋰現(xiàn)象，從而造成了電池容量的損失；而當電池處于過高溫環(huán)境下時電解液及活性物質(zhì)的活性較大，電池內(nèi)部會有副反應(yīng)的發(fā)生以及電解液的分解，一方面造成了容量的損失，另一方面也會因為副反應(yīng)的發(fā)生產(chǎn)生氣體造成電池的鼓脹。

鋰電池處于低溫環(huán)境下電解液粘度變大，鋰離子的遷移速度變慢，在低溫下以較大的電流放電，放出的容量會相對減少；高溫環(huán)境下與上面情況相同，因副反應(yīng)的發(fā)生損失容量，并可能產(chǎn)生氣體造成鼓脹。同樣一般鋰電池的參考測試溫度是23±5℃度，高于或低于這個溫度測試的結(jié)果都會有點偏差。

影響鋰電池低溫性能的因素

1、高熔點溶劑：由于電解液混合溶劑中存在高熔點溶劑，鋰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(dǎo)致鋰離子在電解液中傳輸速率降低。

2、電解液黏度：鋰離子電池充放電的過程就是鋰離子通過電解液在電池正負極之間來回移動的過程。低溫條件下電解液會比常溫更為黏稠，使鋰離子在其間來回移動的阻力增大，降低鋰離子的移動速度，一部分鋰離子甚至無力穿透電池隔膜完成正負極的脫嵌和嵌入，使電池充放電量減少。

3、正極材料：鋰離子電池使用的正極材料有許多種，正極材料的不同是電池低溫性能出現(xiàn)差異化的根本原因之一。研究表明在-20℃條件下，磷酸鐵鋰電池的放電容量只能達到常溫的67.38％，鎳鈷錳三元電池則可達到70.1％，而錳酸鋰電池更可達到常溫容量的83％。可見錳酸鋰電池的低溫性能最好，而磷酸鐵鋰電池的低溫性能較差。

4、隔膜：隔膜孔徑的大小對鋰電池性能有直接的影響，孔徑太小會增大電池內(nèi)阻，孔徑太大則容易使正負極直接接觸或易被鋰枝晶刺穿造成電池短路。合適的孔隙率對隔膜及鋰電池的性能發(fā)揮尤為重要：隔膜的孔隙率若太小隔膜透氣性能差、電解液吸附能力弱、電導(dǎo)率低；孔隙率太高，雖然透氣性能和電解液吸附能力明顯改善，但對應(yīng)的收縮率和抗穿刺能力變差。

雖然鋰離子電池在低溫條件下電池性能會下降，電池容量會變小，但只要不在0℃以下的環(huán)境中充電是不會對電池造成損壞的。隨著溫度的上升電池性能會重新恢復(fù)，為減少低溫對鋰電池性能的影響，在低溫條件下我們可以可以在出車時低速緩行幾分鐘來提高電池溫度來增加放電量；當然最有效的方法還是為鋰電池搭載智能溫控系統(tǒng)，使鋰電池處于一個較佳的溫度環(huán)境中工作。