為何冬季鋰離子電池容量會下降?

自上市以來，鋰離子電池因其使用壽命長、比容量大、無召回效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。鋰離子電池低溫使用中存在容量低、衰減嚴(yán)重、循環(huán)比功能差、鋰斷開現(xiàn)象明顯、鋰斷開不平衡等問題。然而，隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，鋰離子電池低溫性能帶來的低質(zhì)量制約更加明顯。

據(jù)報道，鋰離子電池在-20℃時的放電容量僅為室溫時的31.5%左右。傳統(tǒng)鋰離子電池的工作溫度在-20℃到+55℃之間。然而，在特種航天、特種、電動汽車等領(lǐng)域，電池要在-40℃下才能正常工作。因此，改善鋰離子電池的低溫性能具有重要意義。

制約鋰離子電池低溫性能的因素

在低溫下，電解質(zhì)的粘度新增，部分甚至凝結(jié)，導(dǎo)致鋰離子電池電導(dǎo)率下降。

低溫時，電解液與負(fù)極、隔膜的相容性變差。

低溫時，鋰離子電池負(fù)極析出嚴(yán)重，金屬鋰析出的鋰離子與電解液發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)物堆積導(dǎo)致固體電解液界面(SEI)厚度新增。

低溫時，鋰離子電池的電荷轉(zhuǎn)移阻抗(Rct)隨著活性材料中彌散體系的減小而顯著增大。

為何冬季鋰離子電池容量會下降?

影響鋰離子電池低溫性能的決定性因素探討

專家觀點(diǎn)1:電解液對鋰離子電池低溫功能影響最大。電解質(zhì)的組成和理化性能對電池的低溫性能有重要影響。在低溫下，電池周期會面對以下問題:電解液粘度增大，離子傳導(dǎo)速度變慢，導(dǎo)致外電路電子去除速度失配，使電池極化嚴(yán)重，充放電能力出現(xiàn)急劇下降。特別是在低溫充電時，鋰離子會在負(fù)極表面形成鋰枝晶，導(dǎo)致電池失效。

電解質(zhì)的低溫功能與電解質(zhì)本身的電導(dǎo)率大小密切相關(guān)。電導(dǎo)率高的電解質(zhì)離子輸運(yùn)速度快，在低溫下能發(fā)揮更大的容量。電解液中的鋰離子解離得越多，鋰離子的去除率越高，鋰離子的電導(dǎo)率也就越高。電導(dǎo)率越高，離子傳導(dǎo)速率越快，極化越小，電池低溫性能越好。因此，高電導(dǎo)率是實(shí)現(xiàn)鋰離子電池良好低溫性能的必要條件。

電解質(zhì)的電導(dǎo)率與電解質(zhì)的組成有關(guān)。降低溶劑粘度是提高電解質(zhì)電導(dǎo)率的途徑之一。優(yōu)秀的溶劑在低溫下的流動性是保證離子運(yùn)輸和固態(tài)電解質(zhì)膜電解液在低溫下形成的負(fù)電極也影響鋰離子傳導(dǎo)的關(guān)鍵和resi是重要的鋰離子電池在低溫環(huán)境下的阻抗。

專家2:制約鋰離子電池低溫性能的重要因素是鋰離子電池在低溫下鋰離子彌散阻抗的急劇增大，而不是SEI。