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分析低溫對鋰離子電池的影響以及業界的研發進展情況

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年12月09日  

鋰離子電池低溫性能突破不怕天冷!


充滿能量的鋰離子電池已經進入休眠狀態,給新能源汽車和數字產品的用戶帶來了問題。今天的文章重要關注低溫對鋰離子電池的影響和行業的發展。


鋰離子電池低溫性能持續突破嚴寒天氣?!


天很冷,原本充滿能量的鋰離子電池,容量將會打折,鋰離子電池似乎進入休眠狀態,這給新能源汽車和數字產品用戶帶來很多麻煩。今天的文章重要關注低溫對鋰離子電池的影響和行業的發展。


鋰離子電池最怕低溫?


在美國汽車協會(Americanautomobileassociation)進行的測試中,電動汽車的行駛里程從75度的105英里(約合105公里)下降到20度的43英里(約合43公里),降幅高達60%。電池有點像人。當天氣變冷時,它們就不那么活躍了。鉛電池、鋰離子電池和燃料動力電池都受到低溫的影響,但程度不同。


磷酸鐵鋰離子電池為例,它是電動客車中最常用的電池。該電池安全性高,單體壽命長,但低溫性能略低于其他技術系統。低溫對磷酸鐵鋰的正極和負極電解液及粘結劑有一定的影響。如磷酸鐵鋰正極導電性差,低溫易極化,降低了電池容量。在低溫的影響下,石墨的包埋速度降低,容易在負極表面析出金屬鋰。假如充電后由于時間不足而投入使用,金屬鋰無法重新嵌入石墨中。低溫下,電解液粘度增大,鋰離子的遷移阻抗增大。另外,在磷酸鐵鋰的生產過程中,粘接劑也是一個非常關鍵的因素,低溫會對粘接劑的性能出現較大的影響。


同樣,鈦酸鋰離子電池具有優異的耐低溫性能。具有尖晶石結構的鈦酸鋰正極材料嵌入的鋰電位約為1.5V,不會形成鋰枝晶。充放電時的體積應變小于1%。納米鈦酸鋰離子電池可實現大電流充放電,實現低溫快速充電,保證電池的耐用性和安全性。以鈦酸鋰離子電池為主的銀龍新能源,充放電能力在-50-60℃正常。


雖然石墨負極鋰離子電池可以在-40c的溫度下充電,但在-20c或更低的溫度下進行常規的電流充電比較困難,這是一個行業正在積極探索的領域。


低溫鋰離子電池在行業中的探索


行業內的公司和科研機構正在探索和解決電池的低溫電阻問題,重點對現有的正極和負極材料技術進行改進,通過提高電池的局部環境溫度,為電池的低溫工作創造條件。


目前,電池材料正向納米方向發展,材料的尺寸、電阻以及AB面軸的長度都會影響電池的低溫特性。采用三種工藝制備磷酸鐵鋰,并采用不同的工藝對其進行納米化和包覆。結果表明,表面軸長度的新增使得鋰離子遷移通道增大,有利于提高電池的倍增器性能。從這三種工藝所得到的材料來看,層間距大的顆粒石墨的體阻抗和離子遷移阻抗相對較小。在電解質方面,wotma通過使用一種基于固定溶劑體系的低溫添加劑和鋰鹽,將放電容量從85%提高到90%。據了解,早在2016年底,watma就已經實現了-20、-30、-40℃的環境,0.5c充電恒流比62.9%,-20℃放電94%。目前,低溫電池已在內蒙古和東北地區廣泛推廣。


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