鋰離子電池包內(nèi)部溫度變化原因

關(guān)于鋰離子電池組來(lái)說(shuō)電池內(nèi)部熱量出現(xiàn)有反應(yīng)熱、極化熱和焦耳熱。鋰離子電池組溫度升高的一個(gè)重要原因是電池內(nèi)阻引發(fā)的溫度升高。另外，由于發(fā)熱電池體的密集擺放，中間區(qū)域必然熱量聚集較多，邊緣區(qū)域較少則新增了鋰離子電池組中各單體之間的溫度不均衡。

鋰離子電池組溫度調(diào)節(jié)的方法

●內(nèi)部調(diào)節(jié)

將溫度傳感器放置在最具代表性，溫度變化幅度最大的地點(diǎn)，特別是最高溫和最低溫處，以及鋰離子電池組中心熱量積累較厲害區(qū)域。

●外部調(diào)節(jié)

降溫調(diào)節(jié)：目前考慮到鋰離子電池組熱管理結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，大多采用的是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的風(fēng)冷方式。且考慮到散熱的均勻性大多采用的并行通風(fēng)方式。

●升溫調(diào)節(jié)：結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的加熱方式就是在鋰離子電池組上下添加加熱板實(shí)行加熱，還有就是在每個(gè)鋰離子電池組前后纏繞加熱線或者利用加熱膜整個(gè)包覆在鋰離子電池組四周進(jìn)行加熱。

鋰離子電池在低溫下放電容量減少的重要原因

(1)電解液電導(dǎo)率變差、隔膜的潤(rùn)濕和/或透過(guò)性變差、鋰離子的遷移速度變慢、電極/電解液界面上電荷轉(zhuǎn)移速率減緩等。

(2)另外，SEI膜的阻抗在低溫下會(huì)增大，使鋰離子通過(guò)電極/電解液界面的速度變慢。其中SEI膜的阻抗新增的原因是：鋰離子在低溫下從負(fù)極脫出較為容易，嵌入較為困難。

(3)充電時(shí)金屬鋰會(huì)出現(xiàn)并與電解液發(fā)生反應(yīng)，形成新的SEI膜覆蓋在原來(lái)的SEI膜上，使電池的阻抗增大從而導(dǎo)致電池的容量下降。

低溫對(duì)鋰離子電池組性能影響

▲低溫對(duì)充放電性能影響

隨著溫度的降低，鋰離子電池的放電平均電壓和放電容量均有所降低，尤其當(dāng)溫度為-20℃時(shí)，電池的放電容量和放電平均電壓下降較快。

▲低溫對(duì)循環(huán)性能影響

電池在-10℃的環(huán)境下容量衰減較快，100次循環(huán)后容量?jī)H剩59mAh/g，容量衰減47.8%；將在低溫下放過(guò)電的電池在常溫下進(jìn)行充放電測(cè)試，考察期容量恢復(fù)性能。其容量恢復(fù)至70.8mAh/g，容量損失達(dá)68%。由此可見(jiàn)，電池的低溫循環(huán)對(duì)電池容量的恢復(fù)影響較大。

▲低溫對(duì)安全性能影響

鋰離子電池充電是鋰離子從正極脫出經(jīng)過(guò)電解液遷移嵌入負(fù)極材料的過(guò)程，鋰離子向負(fù)極聚合，由六個(gè)碳原子俘獲一個(gè)鋰離子。在低溫下，化學(xué)反應(yīng)活性降低，同時(shí)鋰離子遷移變慢，在負(fù)極表面的鋰離子還沒(méi)有嵌入到負(fù)極中已經(jīng)先還原成金屬鋰，并在負(fù)極表面沉淀析出形成鋰枝晶，這容易刺穿隔膜造成電池內(nèi)短路，進(jìn)而損壞電池，造成安全事故。