鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:719次 | 2018年12月12日
提高磷酸鐵鋰電池包低溫性能的方法
天冷了,如何提高磷酸鐵鋰電池包低溫性能?現(xiàn)在已是快到十月份了,氣溫也開始慢慢的下降,這對(duì)磷酸鐵鋰電池包低溫性能是一個(gè)考驗(yàn)。眾所周知,鋰電池包的高溫性能很出色,熱峰值可達(dá)350~500℃,高溫(60℃)情況下仍可以放出100%容量。但是低溫比其他的電池體系會(huì)差一點(diǎn),那么如何提高其低溫性能呢?
磷酸鐵鋰電池
磷酸鐵鋰電池,是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中磷酸鐵鋰是目前絕大多數(shù)鋰離子電池使用的正極材料。磷酸鐵鋰電池包需求暴增,提高鋰電低溫性能成關(guān)鍵。
影響磷酸鐵鋰電池包低溫性能的因素有哪些?
針對(duì)磷酸鐵鋰電池包,存能電氣行業(yè)專家對(duì)它低溫特性影響因素做了比較詳細(xì)的研究,原因如下:
1、生產(chǎn)環(huán)境:磷酸鐵鋰電池包做為一個(gè)化工原料眾多、工藝繁雜的高科技產(chǎn)品,其生產(chǎn)環(huán)境對(duì)溫度、濕度、粉塵等都有很高的要求,如果沒有控制到位,電池品質(zhì)將出現(xiàn)波動(dòng)。
2、導(dǎo)電性差、鋰離子擴(kuò)散速度慢。高倍率充放電時(shí),實(shí)際比容量低,這個(gè)問題是制約磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)難點(diǎn)。磷酸鐵鋰之所以這么晚還沒有大范圍的應(yīng)用,這是一個(gè)主要的問題。
3、材料方面的影響,磷酸鐵鋰正極本身電子導(dǎo)電性比較差,另外比較容易產(chǎn)生極化,降低容量的發(fā)揮;負(fù)極這塊主要是低溫充電,因?yàn)樗鼤?huì)影響到安全性問題;電解液這一塊,可能低溫下黏度會(huì)增大,鋰離子遷移阻抗會(huì)增大;第四個(gè)就是粘結(jié)劑,現(xiàn)這個(gè)對(duì)電池的低溫性能影響也是比較大的。
如何提高磷酸鐵鋰電池包低溫性能?
我們從正極、負(fù)極、電液、粘結(jié)劑四塊提高磷酸鐵鋰電池包的低溫性能。
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納米粒徑磷酸鐵鋰做出的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,鋰電池低溫充電主要是負(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。從三種材料來看,層間距大的顆粒石墨,從阻抗來講,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,到恒壓需要非常長時(shí)間,通過改進(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)磷酸鐵鋰電池包低溫影響從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,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?!?br/>
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,磷酸鐵鋰電池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。