48V磷酸鐵鋰電池組低溫性能怎么樣？

來(lái)源：存能電氣  日期：2018-12-18 10:28  瀏覽量：次

　　48V磷酸鐵鋰電池組低溫性能怎么樣？影響磷酸鐵鋰電池組低溫性能的因素有哪些?如何提高48V磷酸鐵鋰電池組的低溫性能？眾所周知，鋰電池的高溫性能很出色，但是低溫性能比較差，低溫環(huán)境下容易產(chǎn)生極化，從而降低電池容量。針對(duì)48V磷酸鐵鋰電池組，存能電氣行業(yè)專(zhuān)家對(duì)它低溫特性影響因素做了比較詳細(xì)的研究，請(qǐng)接著往下看。

　　48V磷酸鐵鋰電池組低溫性能怎么樣？

　　磷酸鐵鋰電池比能量低，低溫性能極差，低溫千萬(wàn)不能充電，標(biāo)稱(chēng)電壓：3.2V，安全性能極好，到目前為止還沒(méi)有低溫性能比較好的鐵鋰電池。磷酸鐵鋰電池組有一個(gè)致命性的缺點(diǎn)，那就是低溫性能較差，即使將其納米化和碳包覆也沒(méi)有解決這一問(wèn)題。在這種狀況下，設(shè)備根本就無(wú)法啟動(dòng)工作。處于低溫環(huán)境的鋰離子電池存在著放電電壓平臺(tái)下降、放電容量低、容量衰減快、倍率性能差等特點(diǎn)。

　　影響磷酸鐵鋰電池組低溫性能的因素有哪些?

　　◆正極結(jié)構(gòu)

　　正極材料的三維結(jié)構(gòu)制約著磷酸鐵鋰電池組的擴(kuò)散速率，低溫下影響尤其明顯。磷酸鐵鋰電池在－20℃的放電容量只能達(dá)到常溫容量的67.38％，而鎳鈷錳三元電池能夠達(dá)到70.1％。錳酸鋰電池在－20℃的放電容量可以達(dá)到常溫容量的83％。

　　◆高熔點(diǎn)溶劑

　　由于電解液混合溶劑中存在高熔點(diǎn)溶劑，磷酸鐵鋰電池電解液在低溫環(huán)境下黏度增大，當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)會(huì)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。

　　◆鋰離子擴(kuò)散速率

　　低溫環(huán)境下鋰電池在石墨負(fù)極中的擴(kuò)散速率降低。鋰電池在石墨負(fù)極中的擴(kuò)散速率降低是影響鋰離子電池低溫性能的重要原因。

　　◆SEI膜

　　低溫環(huán)境下，磷酸鐵鋰電池組負(fù)極的SEI膜增厚，SEI膜阻抗增大導(dǎo)致鋰離子在SEI膜中的傳導(dǎo)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。

　　如何提高48V磷酸鐵鋰電池組低溫性能？

　　我們從正極、負(fù)極、電液、粘結(jié)劑四塊提高48V磷酸鐵鋰電池組的低溫性能。

　　●正極方面，現(xiàn)在都是納米化，它的粒徑、電阻力，AB平面軸長(zhǎng)大小三方面會(huì)影響到整個(gè)電池低溫的特性。不同工藝對(duì)正極也有不同的影響，100到200納米粒徑磷酸鐵鋰電池低溫放電特性比較好，在-20度可以釋放94%，也就是粒徑的納米化縮短了遷移的路徑，也提高了低溫放電的性能，因?yàn)榱姿徼F鋰放電主要是跟正極有關(guān)。

　　●從負(fù)極方面考慮充電特性，磷酸鐵鋰電池組低溫充電主要是負(fù)極影響，包括粒徑大小還有負(fù)極的間距變化，選取了三種不同的人造石墨作為負(fù)極，來(lái)研究不同的層間距和粒徑對(duì)低溫特性的影響。從三種材料來(lái)看，層間距大的顆粒石墨，從阻抗來(lái)講，本體阻抗和離子遷移阻抗比較小一點(diǎn)。

　　●充電方面，鋰電池包在冬天低溫下放電問(wèn)題不大，主要是低溫充電。因?yàn)樵跈M流比方面，1C或者0.5C的橫流比非常關(guān)鍵，到恒壓需要非常長(zhǎng)時(shí)間，通過(guò)改進(jìn)三種不同石墨的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)其中一種在-20度充電恒流比有比較大的改善，從40%提高到70%多，層間距的增大，還有粒徑的減小。

　　●電解液這一塊，在-20度，-30度下電解液結(jié)冰，黏度增大，形成性能惡化。電解液從三方面：溶劑，鋰鹽，添加劑。溶劑對(duì)磷酸鐵鋰電池組低溫影響從70%多影響到90%多，有十幾個(gè)點(diǎn)的影響;其次，不同鋰鹽對(duì)低溫的充放電的特性有一定的影響。我們固定了溶劑體系和鋰鹽基礎(chǔ)上，低溫添加劑可以使放電容量從85%提高到90%，也就是說(shuō)，整個(gè)電解液體系中，溶劑、鋰鹽還有添加劑都對(duì)我們的動(dòng)力電池低溫特性有一定的影響，包括其他的材料體系一樣適用。

　　●粘結(jié)劑方面，20度充放電情況下，兩種點(diǎn)狀大概做了70多到80的循環(huán)以后，整個(gè)極片是有粘結(jié)劑失效的現(xiàn)狀，而采用線狀的粘結(jié)劑不會(huì)存在這個(gè)問(wèn)題。在整個(gè)體系上，從正極、負(fù)極、電解液到粘結(jié)劑的改善以后，48V磷酸鐵鋰電池組單體這塊做得比較好的效果，一個(gè)是充電特性，-20、-30、-40度溫度下0.5C充電恒流比可以達(dá)到62.9%，-20度溫度下放電可以放出94%，這是倍率跟循環(huán)的一些特性。

　　磷酸鐵鋰電池和鉛酸電池哪個(gè)低溫性能好?

　　鉛酸電池是傳統(tǒng)汽車(chē)上的啟動(dòng)電池，安全性，穩(wěn)定性，耐高/低溫等都上百年的技術(shù)沉淀了。

　　磷酸鐵鋰電池是近些年出的新能源電池，主要是用作動(dòng)力電池，即電動(dòng)汽車(chē)的能源電源，各方面性能現(xiàn)在還不好評(píng)價(jià), 但是想用這種鋰電池來(lái)作為啟動(dòng)電池，還是有一定的風(fēng)險(xiǎn)的，因?yàn)樗姆€(wěn)定性和耐高溫性都不如傳統(tǒng)的鉛酸電池好。

　　以上48V磷酸鐵鋰電池組低溫性能的描述，以及影響磷酸鐵鋰電池組低溫性能的因素，磷酸鐵鋰電池雖然低溫性能差，但還是有很多其他優(yōu)勢(shì)的。如果體積小、能量密度高、使用壽命長(zhǎng)、環(huán)保、快速充電等，將來(lái)磷酸鐵鋰電池UPS將會(huì)應(yīng)用在更多領(lǐng)域，低溫性能也會(huì)逐漸突破。