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锂离子电池工作温度,影响锂电池低温性能的因素

来源:小鱼儿玄机2站  日期:2020-05-26 09:43  浏览量:

锂离子电池工作温度,影响锂电池低温性能的因素。低温条件下锂电池的性能会出现下降表现为充电时间延长、充放电量减少、电池容量变小、掉电速度快,进而影响新能源汽车的续驶里程。研究表明15-26℃之间的温度区间锂电池的续驶里程最长;如果气温下降到一定程度,锂电池甚至会出现无法充电、不能放电的现象。本文讲解锂离子电池工作温度以及影响锂电池低温性能的因素。

锂离子电池工作温度

锂电池.jpg

常规的锂离子电池工作温度在-20℃~60℃之间,不过一般低于0℃后锂电池性能就会下降,放电能力就会相应降低,所以锂离子电池性能完全的工作温度常见是0~40℃。一些特殊环境要求的锂电池温度各有不同,有些甚至可以在上百摄氏度的环境中正常进行。

当电池处于过低温度环境时电解液粘度变大,Li离子的移动受阻,负极表面Li离子的嵌入脱出打破平衡状态,会有一部分Li离子沉积在负极表面造成析锂现象,从而造成了电池容量的损失;而当电池处于过高温环境下时电解液及活性物质的活性较大,电池内部会有副反应的发生以及电解液的分解,一方面造成了容量的损失,另一方面也会因为副反应的发生产生气体造成电池的鼓胀。

锂电池处于低温环境下电解液粘度变大,锂离子的迁移速度变慢,在低温下以较大的电流放电,放出的容量会相对减少;高温环境下与上面情况相同,因副反应的发生损失容量,并可能产生气体造成鼓胀。同样一般锂电池的参考测试温度是23±5℃度,高于或低于这个温度测试的结果都会有点偏差。

影响锂电池低温性能的因素

1、高熔点溶剂:由于电解液混合溶剂中存在高熔点溶剂,锂电池电解液在低温环境下黏度增大,当温度过低时会发生电解液凝固现象,导致锂离子在电解液中传输速率降低。

2、电解液黏度:锂离子电池充放电的过程就是锂离子通过电解液在电池正负极之间来回移动的过程。低温条件下电解液会比常温更为黏稠,使锂离子在其间来回移动的阻力增大,降低锂离子的移动速度,一部分锂离子甚至无力穿透电池隔膜完成正负极的脱嵌和嵌入,使电池充放电量减少。

3、正极材料:锂离子电池使用的正极材料有许多种,正极材料的不同是电池低温性能出现差异化的根本原因之一。研究表明在-20℃条件下,磷酸铁锂电池的放电容量只能达到常温的67.38%,镍钴锰三元电池则可达到70.1%,而锰酸锂电池更可达到常温容量的83%。可见锰酸锂电池的低温性能最好,而磷酸铁锂电池的低温性能较差。

4、隔膜:隔膜孔径的大小对锂电池性能有直接的影响,孔径太小会增大电池内阻,孔径太大则容易使正负极直接接触或易被锂枝晶刺穿造成电池短路。合适的孔隙率对隔膜及锂电池的性能发挥尤为重要:隔膜的孔隙率若太小隔膜透气性能差、电解液吸附能力弱、电导率低;孔隙率太高,虽然透气性能和电解液吸附能力明显改善,但对应的收缩率和抗穿刺能力变差。

虽然锂离子电池在低温条件下电池性能会下降,电池容量会变小,但只要不在0℃以下的环境中充电是不会对电池造成损坏的。随着温度的上升电池性能会重新恢复,为减少低温对锂电池性能的影响,在低温条件下我们可以可以在出车时低速缓行几分钟来提高电池温度来增加放电量;当然最有效的方法还是为锂电池搭载智能温控系统,使锂电池处于一个较佳的温度环境中工作。

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