低溫電池分類(lèi),鋰離子電池低溫性能怎么樣

來(lái)源：存能電氣  日期：2019-08-09 15:41  瀏覽量：次

　　低溫電池分類(lèi)，鋰離子電池低溫性能怎么樣？低溫在很多情況下讓人覺(jué)得畏懼，其實(shí)很多電子產(chǎn)品對(duì)低溫也是很畏懼的，這其中就有電池這種東西，先不談普通的鉛酸電池對(duì)低溫有多敏感，鋰電池對(duì)溫度其實(shí)也是很敏感的，這也是很低溫地區(qū)一個(gè)頭疼的問(wèn)題。鋰電池對(duì)于南方來(lái)說(shuō)是非常適合使用的，南方氣溫高，所以，鋰電池的性能更能得到很好的發(fā)揮。那么有人要問(wèn)到，鋰離子電池低溫性能怎么樣？

　　低溫電池分類(lèi)

　　低溫鋰電池低溫鋰電池指工作溫度在-20℃以下，同時(shí)可滿足鋰離子電池國(guó)標(biāo)GB31241-2014《便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組安全要求》或者國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB4477-2002《鋰離子蓄電池組通用規(guī)范》要求的鋰離子電池。

　　一、低溫動(dòng)力電池按放電性能分為：儲(chǔ)能型低溫鋰電池、倍率型低溫鋰電池.

　　低溫儲(chǔ)能型鋰電池被廣泛用于軍用平板電腦、傘兵裝置、軍用導(dǎo)航儀、無(wú)人機(jī)后備啟動(dòng)電源、特種飛行儀器電源、衛(wèi)星信號(hào)接收裝置、海洋數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)備、大氣數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)備、室外視頻識(shí)別設(shè)備、石油勘探檢測(cè)設(shè)備、鐵路沿線監(jiān)測(cè)設(shè)備、電網(wǎng)室外監(jiān)測(cè)設(shè)備、軍用保暖鞋、車(chē)載后備電源.

　　低溫倍率型鋰電池被用于紅外線激光裝備、強(qiáng)光型武警裝備、聲學(xué)武警裝備。

　　二、低溫鋰電池按應(yīng)用領(lǐng)域分為：軍用低溫鋰電池，工業(yè)低溫鋰電池。

　　低溫鋰電池按使用環(huán)境劃分如下：

　　A、-20℃民用低溫鋰電池：-20℃電池0.2C放電占額定容量的90%以上；-30℃電池0.2C放電占額定容量的85%以上

　　B、-40℃特種低溫鋰電池-40℃電池0.2C放電占額定容量的80%以上；

　　C、-50℃極端環(huán)境低溫鋰電池-50℃時(shí)電池0.2C放電占額定容量的50%以上；

　　三、按其使用環(huán)境分為三個(gè)系列：民用低溫電池、特種低溫電池、極端環(huán)境低溫電池，

　　適應(yīng)領(lǐng)域主要：

　　軍工兵器、航空航天、彈載車(chē)載設(shè)備、極地科考、寒帶搶險(xiǎn)、電力通信、公共安全、醫(yī)療電子、鐵路、船舶、機(jī)器人等領(lǐng)域。

　　鋰離子電池低溫性能怎么樣？

　　以電動(dòng)客車(chē)上使用最多的磷酸鐵鋰電池為例，這種電池安全性高，單體壽命較長(zhǎng)，但低溫性能比其他技術(shù)體系的電池略差。低溫對(duì)磷酸鐵鋰的正負(fù)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(dǎo)電性比較差，低溫環(huán)境下容易產(chǎn)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(fù)極表面析出金屬鋰，如果充電后擱置時(shí)間不足而投入使用，金屬鋰無(wú)法全部再次嵌入石墨內(nèi)部，部分金屬鋰持續(xù)存在負(fù)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(huì)增加，鋰離子遷移阻抗也會(huì)隨之增大；此外，在磷酸鐵鋰的生產(chǎn)工藝中，粘接劑也是一個(gè)非常關(guān)鍵的因素，低溫對(duì)粘接劑的性能也會(huì)產(chǎn)生較大影響。

　　同樣是鋰電池，鈦酸鋰電池的耐低溫性能則比較優(yōu)異。尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰負(fù)極材料嵌鋰電位約1.5V，不會(huì)形成鋰枝晶，在充放電過(guò)程中體積應(yīng)變小于1%。納米化的鈦酸鋰電池可大電流充放電，實(shí)現(xiàn)了低溫快充的同時(shí)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(chǎn)品具備在-50-60℃的正常充放電能力。

　　盡管以石墨為負(fù)極的鋰離子電池可以在-40℃下放電，但要在-20℃及更低溫度下實(shí)現(xiàn)常規(guī)電流充電則比較困難，這也是業(yè)內(nèi)正在積極探索的一個(gè)領(lǐng)域。

　　制約鋰電池低溫性能的因素

　　◆正極結(jié)構(gòu)

　　正極材料的三維結(jié)構(gòu)制約著鋰離子的擴(kuò)散速率，低溫下影響尤其明顯。鋰離子電池的正極材料包括商品化的磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元材料、錳酸鋰、鈷酸鋰等，也包括處于開(kāi)發(fā)階段的高電壓正極材料如鎳錳酸鋰、磷酸鐵錳鋰、磷酸釩鋰等。不同正極材料具有不同的三維結(jié)構(gòu)，目前用作電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的正極材料主要是磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元材料和錳酸鋰。

　　◆高熔點(diǎn)溶劑

　　由于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(guò)低時(shí)會(huì)發(fā)生電解液凝固現(xiàn)象，導(dǎo)致鋰離子在電解液中傳輸速率降低。

　　◆鋰離子擴(kuò)散速率

　　低溫環(huán)境下鋰離子在石墨負(fù)極中的擴(kuò)散速率降低。向宇系統(tǒng)研究了石墨負(fù)極對(duì)鋰離子電池低溫放電性能的影響，提出低溫環(huán)境下鋰離子電池的電荷遷移阻抗增大，導(dǎo)致鋰離子在石墨負(fù)極中的擴(kuò)散速率降低是影響鋰離子電池低溫性能的重要原因。

　　◆SEI膜

　　低溫環(huán)境下，鋰離子電池負(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。

　　存能電氣建議，盡量避免鋰離子電池在低溫下充電。當(dāng)電池必須在低溫下充電時(shí)，需要盡可能選擇小電流(即慢充)對(duì)鋰離子電池進(jìn)行充電，并在充電后對(duì)鋰離子電池進(jìn)行充分?jǐn)R置，從而保證負(fù)極析出的金屬鋰能夠與石墨反應(yīng)，重新嵌入到石墨負(fù)極內(nèi)部。低溫性能限制了鋰離子電池在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域、軍工領(lǐng)域及極端環(huán)境中的應(yīng)用，開(kāi)發(fā)低溫性能優(yōu)異的鋰離子電池是市場(chǎng)的迫切需求。