鉅大LARGE | 點擊量:1767次 | 2020年11月29日
電池對溫度的適應(yīng)性如何
鋰離子電池的充電溫度一般應(yīng)該被約束在0~60℃。電池溫度過高會損壞電池并可能引起爆破;溫度過低雖不會造成安全方面的問題,但很難將電動汽車電池充溢。因為充電過程中,電池內(nèi)部將有一部分熱能出現(xiàn),因此在大電流充電時,要對電池進(jìn)行溫度檢測,并在超越設(shè)定的充電溫度時停止充電以確保安全。
錳酸鋰離子電池的高溫循環(huán)功能相對較差,但低溫功能相對較好。磷酸鐵鋰離子電池的高溫功能要好,但低溫功能相對較差。在實際檢測或應(yīng)用中,磷酸鐵鋰離子電池容量受溫度影響比較大,溫度不同2~3℃,容量可能會相差1%~2%,溫度越高,放出的容量越大,在電池分選時要嚴(yán)格控制環(huán)境溫度。
在一定范圍內(nèi),跟著溫度的新增,鋰離子電池容量新增的比較明顯。如鎳氫電池在55℃的放電容量只有常溫容量的90%以上,而鋰離子電池55℃放電容量通常能夠超越常溫容量。圖3-19為磷酸鐵鋰離子電池在18~48℃放電容量不同(以20℃放電容量為基準(zhǔn))。
鋰離子電池在不同低溫下的放電容量曲線示意圖(這里用來表示一般的變化趨勢)。跟室溫20℃相比,低溫-20℃下容量衰減已經(jīng)比較明顯,到-30℃是容量損失更多,-40℃下容量連一半都不到了。
這里看一下影響低溫性能的因素。通過比較容量和電解液電導(dǎo)率關(guān)系(圖2)可以看到,溫度越低,電池電解液的電導(dǎo)率越低。當(dāng)電導(dǎo)率下降之后,溶液傳導(dǎo)活性離子的能力就下降,表現(xiàn)為電池內(nèi)部反應(yīng)的阻力就會新增(這個阻力在電化學(xué)里面用阻抗表示),造成放電能力下降,即容量下降。更進(jìn)一步,通過測量電池內(nèi)部各部分(正極、負(fù)極、電解液)阻抗可以看到各部分對電池阻抗的影響(圖3)。當(dāng)溫度<-10℃左右,正極、負(fù)極(圖中以石墨為例)的界面阻抗快速新增,而電解液的阻抗大概在-20℃左右之后快速上升,這幾個阻抗綜合結(jié)果就表現(xiàn)為電池阻抗在<-10℃左右快速上升(圖中用Li-ioncell表示)。
法國著名電池公司Saft曾經(jīng)通過2Ah圓柱電池(正極材料NCM,使用PVdF粘結(jié)劑,負(fù)極材料碳,使用CMC/SBR粘結(jié)劑)研究了高溫對電池性能的的影響,比較了兩個電池在不同高溫下的情況:
B2電池-首先在60℃循環(huán)2次,然后在85℃下循環(huán)
B3電池-首先在60℃循環(huán)2次,然后在120℃下循環(huán)