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  • 制約鋰離子電池低溫性能的因素有哪些?

    來源:鋰電池廠家?作者:諾信電子??發布時間:2020-07-27 16:40:36??閱讀數:

    來源:粉體網

    鋰離子電池主要由正極材料、負極材料、隔膜和電解液組成。低溫環境下的鋰離子電池具有放電電壓平臺下降、放電容量低、容量衰減快、倍率性能差的特點。制約鋰離子電池低溫性能的因素主要有以下幾點:

    ◆正極結構

    陰極材料的三維結構限制了鋰離子的擴散速率,尤其是在低溫下。鋰離子電池負極材料包括商用磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元材料、錳酸鋰、鈷酸鋰等。并且還包括高壓陰極材料,例如鎳錳酸鋰、磷酸鐵錳鋰、磷酸釩鋰等。

    不同的陰極材料具有不同的三維結構。目前,磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元材料和錳酸鋰主要用作電動汽車動力電池的負極材料。

    吳文迪等研究了-20℃下磷酸鐵鋰電池和鎳鈷錳三元電池的放電性能,發現-20℃下磷酸鐵鋰電池的放電容量只能達到常溫容量的67.38%,而鎳鈷錳三元電池的放電容量可以達到70.1%。杜曉麗等人發現,錳酸鋰電池在-20℃時的放電容量可以達到常溫時的83%。

    ◆高熔點溶劑

    由于電解液混合溶劑中存在高熔點溶劑,鋰離子電池電解液的粘度在低溫下會增加,當溫度過低時,電解液會發生凝固,導致鋰離子在電解液中的傳輸速率降低。

    ◆鋰離子擴散速率

    鋰離子在石墨陽極中的擴散速率在低溫下降低。翔宇系統研究了石墨陽極對鋰離子電池低溫放電性能的影響,提出了鋰離子電池在低溫環境下電荷遷移阻抗的增加導致鋰離子在石墨陽極中擴散速率的降低,是影響鋰離子電池低溫性能的重要原因。

    ◆SEI膜

    在低溫下,鋰離子電池負極的SEI膜增厚,SEI膜阻抗的增加導致SEI膜中鋰離子的導電率降低。最后,鋰離子電池在低溫下充電和放電,形成極化,這降低了充電和放電效率。

    總結

    目前,影響鋰離子電池低溫性能的因素很多,如正極的結構、鋰離子在電池各部分的遷移速率、SEI膜的厚度和化學組成、電解液中鋰鹽和溶劑的選擇等。

    低溫性能限制了鋰離子電池在電動汽車、軍事工業和極端環境中的應用,市場迫切需要開發具有優異低溫性能的鋰離子電池。

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