鋰電池低溫性能受什么因素限制

來源：存能電氣  日期：2019-09-10 09:42  瀏覽量：次

　　鋰電池低溫性能受什么因素限制？鋰電池在低溫環(huán)境下使用受到限制，除了因?yàn)榉烹娙萘繒?huì)嚴(yán)重衰退外，低溫下也不能對(duì)鋰電池進(jìn)行充電。低溫充電時(shí)，電池石墨電極上的鋰離子的嵌入和鍍鋰反應(yīng)是同時(shí)存在的且相互競(jìng)爭。

　　鋰電池低溫性能受什么因素限制？

　　一、正極材料

　　正極材料作為動(dòng)力來源是影響鋰電池低溫性能的主要參數(shù)之一，目前市場(chǎng)上主流的材料體系是三元材料和磷酸鐵鋰材料，兩種材料相比三元的低溫性能更佳。磷酸鐵鋰低溫性能差主要是因?yàn)槠洳牧媳旧頌榻^緣體，電子導(dǎo)電率低，鋰離子擴(kuò)散性差，低溫下導(dǎo)電性差，使得電池內(nèi)阻增加，所受極化影響大，電池充放電受阻，因此低溫性能不理想。

　　二、材料的結(jié)構(gòu)、粒徑及材料的類型

　　面密度越大，離子擴(kuò)散距離和所受阻力也會(huì)增大，電極表面與電解液接觸的固液界面到集流體的距離增加，在鋰離子脫嵌時(shí)為保持電極電荷平衡同時(shí)遷移的電子在兩者間傳遞的阻力也增大，使得電極電位與平衡電位的偏差程度更大，電池極化增大，其低溫性能自然也不甚好。

　　三、電解液

　　電解液的材質(zhì)及物化參數(shù)對(duì)鋰電池低溫性能有重要影響。電池低溫下循環(huán)面臨的問題是，電解液粘度增大，離子傳導(dǎo)速度變慢，與外電路電子遷移速度不匹配，電池出現(xiàn)嚴(yán)重極化，充放電容量出現(xiàn)急劇降低。尤其是在低溫充電的情況下，鋰離子很容易在負(fù)極表面形成鋰枝晶，導(dǎo)致鋰電池失效。

　　四、SEI膜

　　低溫環(huán)境下，鋰電池負(fù)極的SEI膜增厚，SEI膜阻抗增大導(dǎo)致鋰離子在SEI膜中的傳導(dǎo)速率降低，最終鋰離子電池在低溫環(huán)境下充放電形成極化降低充放電效率。

　　制約鋰離子電池低溫性能的因素

　　低溫環(huán)境下，電解液的黏度增大，甚至部分凝固，導(dǎo)致鋰離子電池的導(dǎo)電率下降。

　　低溫環(huán)境下電解液與負(fù)極、隔膜之間的相容性變差。

　　低溫環(huán)境下鋰離子電池的負(fù)極析出鋰嚴(yán)重，并且析出的金屬鋰與電解液反應(yīng)，其產(chǎn)物沉積導(dǎo)致固態(tài)電解質(zhì)界面厚度增加。

　　低溫環(huán)境下鋰離子電池在活性物質(zhì)內(nèi)部擴(kuò)散系統(tǒng)降低，電荷轉(zhuǎn)移阻抗（Rct）顯著增大。

　　鋰電池低溫造成的影響

　　1.低溫下電解液的粘度增大，電導(dǎo)率降低；

　　2.電解液/電極界面膜阻抗和電荷轉(zhuǎn)移阻抗增大；

　　3.鋰離子電池在活性物質(zhì)本體中的遷移速率降低.由此造成低溫下電極極化加劇，充放電容量減小。

　　另外，低溫充電過程中尤其是低溫大倍率充電時(shí)，負(fù)極將出現(xiàn)鋰金屬析出與沉積，沉積的金屬鋰易與電解液發(fā)生不可逆反應(yīng)消耗大量的電解液，同時(shí)使SEI膜厚度進(jìn)一步增加，導(dǎo)致鋰電池負(fù)極表面膜的阻抗進(jìn)一步增大，電池極化再次增強(qiáng)，最將會(huì)極大破壞鋰電池的低溫性能、循環(huán)壽命及安全性能。

　　目前多因素影響著鋰電池的低溫性能，如正極的結(jié)構(gòu)、鋰離子在電池各部分的遷移速率、SEI膜的厚度及化學(xué)成分以及電解液中鋰鹽和溶劑的選擇等。因此，改善鋰離子電池低溫性質(zhì)具有重大意義。