鋰離子電池包內(nèi)部溫度變化原因

關(guān)于鋰離子電池組來說電池內(nèi)部熱量出現(xiàn)有反應熱、極化熱和焦耳熱。鋰離子電池組溫度升高的一個重要原因是電池內(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，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)的復雜性，大多采用的是結(jié)構(gòu)簡單的風冷方式。且考慮到散熱的均勻性大多采用的并行通風方式。

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

鋰離子電池在低溫下放電容量減少的重要原因

(1)電解液電導率變差、隔膜的潤濕和/或透過性變差、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增大，使鋰離子通過電極/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極脫出較為容易，嵌入較為困難。

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

低溫對鋰離子電池組性能影響

▲低溫對充放電性能影響

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，尤其當溫度為-20℃時，電池的放電容量和放電平均電壓下降較快。

▲低溫對循環(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)后容量僅剩59mAh/g，容量衰減47.8%；將在低溫下放過電的電池在常溫下進行充放電測試，考察期容量恢復性能。其容量恢復至70.8mAh/g，容量損失達68%。由此可見，電池的低溫循環(huán)對電池容量的恢復影響較大。

▲低溫對安全性能影響

鋰離子電池充電是鋰離子從正極脫出經(jīng)過電解液遷移嵌入負極材料的過程，鋰離子向負極聚合，由六個碳原子俘獲一個鋰離子。在低溫下，化學反應活性降低，同時鋰離子遷移變慢，在負極表面的鋰離子還沒有嵌入到負極中已經(jīng)先還原成金屬鋰，并在負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，進而損壞電池，造成安全事故。