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低溫鋰電池

鋰電池怕低溫嗎_低溫對鋰電池的影響

鉅大LARGE  |  點擊量:1036次  |  2019年08月23日  

摘要
電子發燒友為您提供的鋰電池怕低溫嗎_低溫對鋰電池的影響,鋰離子電池的工作原理是內部的電解質通過化學反應的變化,在正負極出現電勢差從而產生電流。在低溫環境下電解質移動得相當慢,從而影響鋰離子在正負極之間的轉移活性,導致電池充放電性能下降。

天氣寒冷,不少人在外使用手機時發現手機電池電量消耗很快,有時還會出現死機、觸摸屏失靈的情況。專業人士提醒,低溫對手機電池的影響很大,寒冷天氣外出使用手機,可以采用一些方法提高電池耐用度。


目前的手機電池一般為鋰電池,電池的化學反應速度會受到溫度影響。手機長時間在低溫環境中,會使電池化學反應遲緩,導致電池放電電流變小,降低電池的容量,就可能出現電量用得快、黑屏、死機、觸摸屏失靈、無法上網等情況。當從寒冷的室外進入溫暖的室內時,溫度的變化還可能導致手機內部凝成水霧,出現電路板短路或其他故障。


在寒冷的天氣外出時,盡量把手機的電量充足,并減少玩游戲、看電影、聽音樂等耗電程序的運行。最好把手機放在口袋、背包等相對溫暖的地方,撥打、接聽電話可以使用耳機,盡量避免將手機直接暴露在冷空氣中。不要長時間在低溫環境下使用手機。從室外進入室內后,把手機放置一段時間,等水霧蒸發后再使用。


如果手機在低溫環境下使用時出現臨時故障,可以關機暫停使用,然后讓手機在溫度稍高的環境下適應一會兒,情況會有所改善。


鋰離子電池的工作原理是內部的電解質通過化學反應的變化,在正負極出現電勢差從而產生電流。在低溫環境下電解質移動得相當慢,從而影響鋰離子在正負極之間的轉移活性,導致電池充放電性能下降。


簡單地說,在低溫環境下,并不是鋰電池真的沒電了,而是有電卻不能正常釋放出來。


有分析數據稱,普通的鋰電池在零攝氏度時,其容量會減少20%,當達到零下10攝氏度時,容量可能只有一半左右。


大部分手機電池的正常工作區間都在0-35攝氏度之間,低于或高于這個溫度,都有可能失常。


低溫對鋰電池不好,如果再加上電量低,那傷害更是雪上加霜了,所以蘋果為了保護鋰電池,加入了“自我保護”機制遇到“低溫+電量低”時自動關機并無法開機使用。


對此,我們看看蘋果官方給出的說明就知道了,iphone的理想工作環境溫度為0℃-35℃。當室溫降到一定溫度(-10℃左右)時,蘋果就會自動關機。


低溫對磷酸鐵鋰電池的影響


目前,磷酸鐵鋰電池是應用在電動汽車上最多的電池,這種電池安全性高,單體壽命較長,但磷酸鐵鋰有一個致命的缺點,他的低溫性能比其他技術體系的電池略差。低溫對磷酸鐵鋰的正負極、電解液和粘接劑等都存在影響。比如,磷酸鐵鋰正極本身電子導電性比較差,低溫環境下容易產生極化,從而降低電池容量;受低溫影響,石墨嵌鋰速度降低,容易在負極表面析出金屬鋰,如果充電后擱置時間不足而投入使用,金屬鋰無法全部再次嵌入石墨內部,部分金屬鋰持續存在負極的表面,極有可能形成鋰枝晶,影響電池安全;低溫下,電解液黏度會增加,鋰離子遷移阻抗也會隨之增大;此外,在磷酸鐵鋰的生產工藝中,粘接劑也是一個非常關鍵的因素,低溫對粘接劑的性能也會產生較大影響。


低溫對鈦酸鋰電池的影響


同樣是鋰電池,鈦酸鋰電池的耐低溫性能則比較優異。尖晶石結構的鈦酸鋰負極材料嵌鋰電位約1.5V,不會形成鋰枝晶,在充放電過程中體積應變小于1%。納米化的鈦酸鋰電池可大電流充放電,實現了低溫快充的同時又保障了電池的耐久性和安全性。比如,主打鈦酸鋰電池的銀隆新能源,其產品具備在-50-60℃的正常充放電能力。鈦酸鋰電池有著材料上的優勢,它在低溫下仍然可以實現快充,這種任性,其他材料電池很難學來。


為何充電比放電更需要溫度?


許多企業的電池產品能夠實現低溫下正常放電,但在同樣的溫度下,實現正常充電就比較吃力,甚至無法充電,當Li+嵌入石墨材料時,首先要去溶劑化,這個過程會消耗一定能量,阻礙了Li+擴散到石墨內部;相反,Li+在脫出石墨材料進入到溶液中時,會有一個溶劑化過程,而溶劑化不消耗能量,Li+可以快速脫出石墨。因此,石墨材料的充電接受能力要明顯遜色于放電接受能力。


低溫環境下,電池充電有一定的風險。因為隨著溫度的降低,石墨負極的動力學特性進步一變差,充電過程中,負極的電化學極化明顯加劇,析出的金屬鋰容易形成鋰枝晶,穿破隔膜并導致正負極短路。


盡量避免鋰離子電池在低溫下充電。當電池必須在低溫下充電時,需要盡可能選擇小電流(即慢充)對鋰離子電池進行充電,并在充電后對鋰離子電池進行充分擱置,從而保證負極析出的金屬鋰能夠與石墨反應,重新嵌入到石墨負極內部。


業內企業及科研機構對電池耐低溫性能的探索和攻關,多著眼于對現有正負極材料的工藝改進,以及通過提高電池的局部環境溫度為電池在低溫下工作創造條件。隨著的技術的進一步發展,鋰電池在低溫環境下將有進一步的突破。


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