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低溫鋰電池

低溫環境下為什么不能給鋰離子電池充電

鉅大LARGE  |  點擊量:4482次  |  2019年09月12日  

摘要
低溫環境下為什么不能給鋰離子電池充電?鋰離子電池不能處于過低的溫度。在過低的溫度下,電池中的鋰發生沉積造成內部短路。簡單地說,在低溫環境下,并不是鋰電池真的沒電了。

低溫環境下為什么不能給鋰離子電池充電?鋰離子電池不能處于過低的溫度。在過低的溫度下,電池中的鋰發生沉積造成內部短路。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。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。

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低溫充電電池

三元、磷酸鐵鋰體系

-20℃低溫0.5C充電,且充放電循環300周以上;

-40℃低溫0.2C充電,且充放電循環300周以上。


低溫放電電池

三元、磷酸鐵鋰體系

-40℃高倍率5C持續放電,80%以上容量保持率;

-50℃低溫放電,75%以上容量保持率。



低溫環境下為什么不能給鋰離子電池充電?


鋰離子電池大部分材料如隔膜、電解液等都是有機材料,熔點沸點較低,如果溫度過高電池內部會發生一些負面的化學反應,嚴重影響電池壽命甚至安全性能。


低溫條件下鋰離子電池關鍵材料正極、負極、電解液等電導率降低,導致導電性能下降,會嚴重影響鋰電池壽命。


對于鋰電池來說,目前業內尚未有明確的理論支撐其各溫度性能下的內阻、放電平臺、壽命、容量等必然聯系,相關的計算公式和數學模型還在摸索階段。大體上,鋰電池對0-40℃這個區間的溫度并不敏感,然而一旦溫度超過這個區間,壽命和容量就會打折扣。


做過很多實驗,不同材料鋰電池的低溫性能也有區別,現在最熱火的磷酸鐵鋰是低溫性能最差的,我們的產品在-10℃時放出容量為最大容量的89%,應該在業內已經是比較高的;在55℃下放出容量可達到95%,相對低溫的衰減還是比較少的。這還是送檢產品,大家懂的,質量相對流水線正常產品要高很多。


低溫保護就是在氣溫過低的情況下,鋰離子電池中的金屬鋰會產生沉積現象,不再和物質發生化學反應,從而發生電池內部短路的情況。


由于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。


有人反映冬天鋰離子電池充電充不進去,部分帶了鋰電池管理系統的是由于產品保護了,還有的他就是由于質量問題充不進去的。


鋰電池在冬天使用時間是必然比夏天短的。在此提醒大家,鋰電池在冬天最好不要充電。由于低溫,負極上嵌套的鋰離子會產生離子結晶,直接刺穿隔膜,一般情況下就造成微短路了影響壽命和性能,嚴重的可能爆炸!


鋰電池在低溫環境下的影響


低溫對磷酸鐵鋰電池的正負極、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。


總結:在低溫環境下,存在電池充電風險,應盡量避免在低溫下為鋰離子電池充電。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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