鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2840次 | 2019年06月05日
磷酸鐵鋰電池低溫性能差的原因有哪些?
1、生產(chǎn)環(huán)境
磷酸鐵鋰電池做為一個(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電池產(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
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%
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)對電池的低溫性能影響也是比較大的。
4、正極材料
正極材料的三維結(jié)構(gòu)制約著磷酸鐵鋰電池的擴(kuò)散速率,低溫下影響尤其明顯。研究發(fā)現(xiàn)磷酸亞鐵鋰電池與鎳鈷錳三元電池在-20℃的放電性能,發(fā)現(xiàn)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%。
5、高熔點(diǎn)溶劑
由于鋰電池電解液混合溶劑中存在高熔點(diǎn)溶劑,鋰離子電池電解液在低溫環(huán)境下黏度增大,當(dāng)溫度過低時(shí)會(huì)發(fā)生電解液凝固現(xiàn)象,導(dǎo)致磷酸鐵鋰電池在電解液中傳輸速率降低。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
6、SEI膜
低溫環(huán)境下,磷酸鐵鋰電池負(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。
影響磷酸鐵鋰電池一致性的因素:
1)原材料的品質(zhì):特別是磷酸鐵鋰材料系新生事物,其制造設(shè)備、合成工藝都不安全成熟、品質(zhì)易出現(xiàn)波動(dòng),導(dǎo)致電池產(chǎn)品一致性受到影響。
2)生產(chǎn)環(huán)境:磷酸鐵鋰電池做一個(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)。
3)制造設(shè)備:生產(chǎn)過程中手工的成分越少、設(shè)備自動(dòng)化程度越高,鋰電池一致性越好。
磷酸鐵鋰電池在低溫下使用有哪些后果?
磷酸鐵鋰電池在低溫環(huán)境下使用受到限制,除了因?yàn)榉烹娙萘繒?huì)嚴(yán)重衰退外,低溫下也不能對鋰電池進(jìn)行充電。在低溫充電時(shí),電池石墨電極上的鋰離子的嵌入和鍍鋰反應(yīng)是同時(shí)存在的且相互競爭。低溫條件下鋰離子在石墨中的擴(kuò)散被抑制,電解液的導(dǎo)電率下降,從而導(dǎo)致嵌入速率降低而在石墨表面上會(huì)使鍍鋰反應(yīng)更容易產(chǎn)生。
低溫下正極材料活性降低,使得能夠發(fā)生移動(dòng)帶來放電電流的鋰離子數(shù)量下降,是容量下降的根本原因。
低溫下,正負(fù)極材料中,帶電離子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)能力變差,穿越電極與電解液的鈍化膜變得困難,在電解液中傳遞的速度也降低,并且在傳遞過程中還會(huì)額外產(chǎn)生很多熱量。鋰離子到達(dá)負(fù)極以后,在負(fù)極材料內(nèi)部的擴(kuò)散也變得不順暢。全部的過程,帶電粒子的運(yùn)動(dòng)都變得困難重重,在外部看來,就是電芯的內(nèi)阻升高了。
低溫性能限制了磷酸鐵鋰電池在電動(dòng)汽車領(lǐng)域、特種領(lǐng)域及極端環(huán)境中的應(yīng)用,開發(fā)低溫性能優(yōu)異的鋰離子電池是市場的迫切需求。
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