磷酸鐵鋰電池低溫性能低劣原因大揭秘

來源：存能電氣  日期：2019-02-28 13:06  瀏覽量：次

　　磷酸鐵鋰電池低溫性能低劣原因大揭秘。磷酸鐵鋰電池低溫性能差，其低溫性能不能適應(yīng)特殊低溫天氣或極端環(huán)境的缺點(diǎn)也愈發(fā)明顯。低溫條件下，鐵鋰電池的有效放電容量和都會有明顯的下降。這是什么原因呢？且聽存能電氣小編緩緩道來。

　　磷酸鐵鋰電池主要由正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液組成。處于低溫環(huán)境的鋰電池存在著放電電壓平臺下降、放電容量低、容量衰減快、倍率性能差等特點(diǎn)。

　　磷酸鐵鋰電池低溫性能低劣的原因：

　　1、生產(chǎn)環(huán)境

　　磷酸鐵鋰電池做為一個(gè)化工原料眾多、工藝繁雜的高科技產(chǎn)品，其生產(chǎn)環(huán)境對溫度、濕度、粉塵等都有很高的要求，如果沒有控制到位，電池品質(zhì)將出現(xiàn)波動。

　　2、導(dǎo)電性差、鋰離子擴(kuò)散速度慢

　　高倍率充放電時(shí)，實(shí)際比容量低，這個(gè)問題是制約磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)難點(diǎn)。磷酸鐵鋰之所以這么晚還沒有大范圍的應(yīng)用，這是一個(gè)主要的問題。

　　3、材料方面的影響

　　磷酸鐵鋰正極本身電子導(dǎo)電性比較差，另外比較容易產(chǎn)生極化，降低容量的發(fā)揮；負(fù)極這塊主要是低溫充電，因?yàn)樗鼤绊懙桨踩詥栴}；電解液這一塊，可能低溫下黏度會增大，鋰離子遷移阻抗會增大；第四個(gè)就是粘結(jié)劑，現(xiàn)這個(gè)對電池的低溫性能影響也是比較大的。

　　4、正極材料

　　正極材料的三維結(jié)構(gòu)制約著磷酸鐵鋰電池的擴(kuò)散速率，低溫下影響尤其明顯。研究發(fā)現(xiàn)磷酸亞鐵鋰電池與鎳鈷錳三元電池在－20℃的放電性能，發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰電池在－20℃的放電容量只能達(dá)到常溫容量的67.38％，而鎳鈷錳三元電池能夠達(dá)到70.1％。

　　5、高熔點(diǎn)溶劑

　　由于鋰電池電解液混合溶劑中存在高熔點(diǎn)溶劑，鋰離子電池電解液在低溫環(huán)境下黏度增大，當(dāng)溫度過低時(shí)會發(fā)生電解液凝固現(xiàn)象，導(dǎo)致磷酸鐵鋰電池在電解液中傳輸速率降低。

　　6、SEI膜

　　低溫環(huán)境下，磷酸鐵鋰電池負(fù)極的SEI膜增厚，SEI膜阻抗增大導(dǎo)致鋰離子在SEI膜中的傳導(dǎo)速率降低，最終鋰離子電池在低溫環(huán)境下充放電形成極化降低充放電效率。

　　影響磷酸鐵鋰電池一致性的因素：

　　1）原材料的品質(zhì)：特別是磷酸鐵鋰材料系新生事物，其制造設(shè)備、合成工藝都不安全成熟、品質(zhì)易出現(xiàn)波動，導(dǎo)致電池產(chǎn)品一致性受到影響。

　　2）生產(chǎn)環(huán)境：磷酸鐵鋰電池做一個(gè)化工原料眾多、工藝繁雜的高科技產(chǎn)品，其生產(chǎn)環(huán)境對溫度、濕度、粉塵等都有很高的要求，如果沒有控制到位，電池品質(zhì)將出現(xiàn)波動。

　　3）制造設(shè)備：生產(chǎn)過程中手工的成分越少、設(shè)備自動化程度越高，鋰電池一致性越好。

　　磷酸鐵鋰電池在低溫下使用有哪些后果？

　　磷酸鐵鋰電池在低溫環(huán)境下使用受到限制，除了因?yàn)榉烹娙萘繒?yán)重衰退外，低溫下也不能對鋰電池進(jìn)行充電。在低溫充電時(shí)，電池石墨電極上的鋰離子的嵌入和鍍鋰反應(yīng)是同時(shí)存在的且相互競爭。低溫條件下鋰離子在石墨中的擴(kuò)散被抑制，電解液的導(dǎo)電率下降，從而導(dǎo)致嵌入速率降低而在石墨表面上會使鍍鋰反應(yīng)更容易產(chǎn)生。

　　低溫下正極材料活性降低，使得能夠發(fā)生移動帶來放電電流的鋰離子數(shù)量下降，是容量下降的根本原因。

　　低溫下，正負(fù)極材料中，帶電離子的擴(kuò)散運(yùn)動能力變差，穿越電極與電解液的鈍化膜變得困難，在電解液中傳遞的速度也降低，并且在傳遞過程中還會額外產(chǎn)生很多熱量。鋰離子到達(dá)負(fù)極以后，在負(fù)極材料內(nèi)部的擴(kuò)散也變得不順暢。全部的過程，帶電離子的運(yùn)動都變得困難重重，在外部看來，就是電芯的內(nèi)阻升高了。

　　低溫性能限制了磷酸鐵鋰電池在電動汽車領(lǐng)域、軍工領(lǐng)域及極端環(huán)境中的應(yīng)用，開發(fā)低溫性能優(yōu)異的鋰離子電池是市場的迫切需求。