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發(fā)布時(shí)間:2019-08-16 10:00:37編輯:來源:本站
天氣越來越?jīng)?,電?dòng)車加速起來特別慢,而且續(xù)航里程也大大縮短。根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)可知,在0℃以下鋰離子電池的輸出性能受影響,在-20℃以下的低溫時(shí)電池的性能均有明顯的惡化,在-40℃電池只能放出額定容量的30%甚至更低。市場上選用電動(dòng)車的車主越來越多,不可避免地面臨如何保養(yǎng)電池、如何讓電動(dòng)車更加持久耐用的問題。電動(dòng)車的續(xù)航歸根結(jié)底是鋰電池的問題,電池內(nèi)部哪些材料對(duì)電池低溫性能有關(guān)鍵性影響呢?
一、正極材料
正極材料作為動(dòng)力來源是影響鋰電池低溫性能的主要參數(shù)之一,目前市場上主流的材料體系是三元材料和磷酸鐵鋰材料,兩種材料相比三元的低溫性能更佳。磷酸鐵鋰低溫性能差主要是因?yàn)槠洳牧媳旧頌榻^緣體,電子導(dǎo)電率低,鋰離子擴(kuò)散性差,低溫下導(dǎo)電性差,使得電池內(nèi)阻增加,所受極化影響大,電池充放電受阻,因此低溫性能不理想。
低溫下鋰離子在正負(fù)極間的嵌入/脫出受材料影響大,三元材料具有層狀結(jié)構(gòu),材料擴(kuò)散系數(shù)高,更利于鋰離子的嵌入/脫出。材料的結(jié)構(gòu)、粒徑及材料的類型對(duì)電池的低溫性能影響較大。正極材料顆粒度小、比表面積大有利于低溫性能的發(fā)揮,顆粒度小則相應(yīng)的鋰離子擴(kuò)散路徑短,所受的極化小,同時(shí)電解液也容易附著在原始顆粒表層,減少濃差極化;粒度大則鋰離子擴(kuò)散的路徑長,在電池工作放電時(shí)鋰離子從負(fù)極到正極的擴(kuò)散來不及補(bǔ)償從負(fù)極流入正極的電子,從而造成正極中電子過量,使得電極電位負(fù)移,造成放電電壓平臺(tái)變低。
除了材料本身性質(zhì)之外,正極漿料中導(dǎo)電劑的分散情況、粘接性能以及極片面密度、活物質(zhì)密度等參數(shù)也對(duì)低溫性能有重要影響。導(dǎo)電劑分散均勻,沒有團(tuán)聚,可以提高鋰離子電池的電導(dǎo)率,減小鋰離子電池的歐姆內(nèi)阻,有利于提高電池的充放電性能。面密度越大,離子擴(kuò)散距離和所受阻力也會(huì)增大,電極表面與電解液接觸的固液界面到集流體的距離增加,在鋰離子脫嵌時(shí)為保持電極電荷平衡同時(shí)遷移的電子在兩者間傳遞的阻力也增大,使得電極電位與平衡電位的偏差程度更大,電池極化增大,其低溫性能自然也不甚好。
二、電解液
電解液的材質(zhì)及物化參數(shù)對(duì)電池低溫性能有重要影響。電池低溫下循環(huán)面臨的問題是,電解液粘度增大,離子傳導(dǎo)速度變慢,與外電路電子遷移速度不匹配,電池出現(xiàn)嚴(yán)重極化,充放電容量出現(xiàn)急劇降低。尤其是在低溫充電的情況下,鋰離子很容易在負(fù)極表面形成鋰枝晶,導(dǎo)致電池失效。
電解液的低溫性能與電解液自身電導(dǎo)率的大小密切相關(guān),電導(dǎo)率大的傳輸離子快,低溫下能發(fā)揮出更多的容量。電解液中的鋰鹽解離的越多,遷移數(shù)目就越多,電導(dǎo)率就越高。電導(dǎo)率高,離子傳導(dǎo)速率越快,所受極化就越小,在低溫下電池的性能表現(xiàn)越好。因此較高的電導(dǎo)率是實(shí)現(xiàn)鋰離子蓄電池良好低溫性能的必要條件。
電解液的電導(dǎo)率與電解液的組成成分有關(guān),減小溶劑的粘度是提高電解液電導(dǎo)率的途徑之一。溶劑低溫下溶劑良好的流動(dòng)性是離子運(yùn)輸?shù)谋U希蜏叵码娊庖涸谪?fù)極所形成的固體電解質(zhì)膜也是影響鋰離子傳導(dǎo)的關(guān)鍵。因此,提高電解液低溫下的電導(dǎo)率可以從以下兩點(diǎn)著手:1.溶液低凝固點(diǎn),2.低內(nèi)阻的SEI 膜。
三、隔膜
隔膜對(duì)鋰電池低溫性能的影響主要考慮其不同溫度下電阻大小對(duì)電池性能的影響。孔徑的大小對(duì)電池性能有直接的影響,孔徑太小會(huì)增大電池內(nèi)阻,孔徑太大則容易使正負(fù)極直接接觸或易被鋰枝晶刺穿造成電池短路。合適的孔隙率對(duì)隔膜及電池的性能發(fā)揮尤為重要:隔膜的孔隙率若太小,隔膜透氣性能差,電解液吸附能力弱,電導(dǎo)率低。孔隙率太高,雖然透氣性能和電解液吸附能力明顯改善,但對(duì)應(yīng)的收縮率和抗穿刺能力變差。
除了以上列舉的材料之外,影響鋰電池低溫性能的因素還有電池生產(chǎn)工藝、化成制度、老化制度等。從降低內(nèi)阻,減少鋰電池低溫極化方面著手可以提高鋰電池的低溫循環(huán)性能。同時(shí)在此提醒廣大車友,冬天低溫充電不可取,有條件的在自家車庫內(nèi)充電,不常使用的可以充一半電放置,不要過充過放電池。 來源:中國儲(chǔ)能網(wǎng)
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