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(jīng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，給新能源汽車和數(shù)字產(chǎn)品的用戶帶來(lái)了問(wèn)題。今天的文章重要關(guān)注低溫對(duì)鋰離子電池的影響和行業(yè)的發(fā)展。

鋰離子電池低溫性能持續(xù)突破嚴(yán)寒天氣?

天很冷，原本充滿能量的鋰離子電池，容量將會(huì)打折，鋰離子電池似乎進(jìn)入休眠狀態(tài)，這給新能源汽車和數(shù)字產(chǎn)品用戶帶來(lái)很多麻煩。今天的文章重要關(guān)注低溫對(duì)鋰離子電池的影響和行業(yè)的發(fā)展。

鋰離子電池最怕低溫?

在美國(guó)汽車協(xié)會(huì)(Americanautomobileassociation)進(jìn)行的測(cè)試中，電動(dòng)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(dá)60%。電池有點(diǎn)像人。當(dāng)天氣變冷時(shí)，它們就不那么活躍了。鉛電池、鋰離子電池和燃料動(dòng)力電池都受到低溫的影響，但程度不同。

以磷酸鐵鋰離子電池為例，它是電動(dòng)客車中最常用的電池。該電池安全性高，單體壽命長(zhǎng)，但低溫性能略低于其他技術(shù)系統(tǒng)。低溫對(duì)磷酸鐵鋰的正極和負(fù)極電解液及粘結(jié)劑有一定的影響。如磷酸鐵鋰正極導(dǎo)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(fù)極表面析出金屬鋰。假如充電后由于時(shí)間不足而投入使用，金屬鋰無(wú)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(chǎn)過(guò)程中，粘接劑也是一個(gè)非常關(guān)鍵的因素，低溫會(huì)對(duì)粘接劑的性能出現(xiàn)較大的影響。

同樣，鈦酸鋰離子電池具有優(yōu)異的耐低溫性能。具有尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰正極材料嵌入的鋰電位約為1.5V，不會(huì)形成鋰枝晶。充放電時(shí)的體積應(yīng)變小于1%。納米鈦酸鋰離子電池可實(shí)現(xiàn)大電流充放電，實(shí)現(xiàn)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(fù)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(jìn)行常規(guī)的電流充電比較困難，這是一個(gè)行業(yè)正在積極探索的領(lǐng)域。

低溫鋰離子電池在行業(yè)中的探索

行業(yè)內(nèi)的公司和科研機(jī)構(gòu)正在探索和解決電池的低溫電阻問(wèn)題，重點(diǎn)對(duì)現(xiàn)有的正極和負(fù)極材料技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)提高電池的局部環(huán)境溫度，為電池的低溫工作創(chuàng)造條件。

目前，電池材料正向納米方向發(fā)展，材料的尺寸、電阻以及AB面軸的長(zhǎng)度都會(huì)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(duì)其進(jìn)行納米化和包覆。結(jié)果表明，表面軸長(zhǎng)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(lái)看，層間距大的顆粒石墨的體阻抗和離子遷移阻抗相對(duì)較小。在電解質(zhì)方面，wotma通過(guò)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(jù)了解，早在2016年底，watma就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了-20、-30、-40℃的環(huán)境，0.5c充電恒流比62.9%，-20℃放電94%。目前，低溫電池已在內(nèi)蒙古和東北地區(qū)廣泛推廣。