鋰電池高溫影響,高溫是造成鋰電池鼓包的原因嗎

來源：存能電氣  日期：2020-05-06 14:09  瀏覽量：次

鋰電池高溫影響，高溫是造成鋰電池鼓包的原因嗎？鋰電池具有工作電壓高、自放電低、無記憶效應(yīng)、無污染等優(yōu)點，在新能源行業(yè)磷酸鐵鋰電池被看好，廣泛應(yīng)用在動力電池和儲能等領(lǐng)域。但其推廣的速度及應(yīng)用領(lǐng)域廣度、深度卻不盡如意，阻礙其快速推廣的因素除了價格、電池材料自身引起的批次一致性等因素外，其溫度性能也是重要因素。

鋰電池高溫影響

在所有的環(huán)境因素中，溫度對電池的充放電性能影響最大，在電極/電解液界面上的電化學(xué)反應(yīng)與環(huán)境溫度有關(guān)，溫度上升即鋰電池輸出功率會上升。溫度也影響電解液屬的傳送速度，溫度上升則加快，傳送溫度下降，傳送減慢，電池充放電性能也會受到影響。但溫度太高超過45℃會破壞電池內(nèi)的化學(xué)平衡，導(dǎo)致副反應(yīng)。

溫度對放電性能的影響直接反應(yīng)到放電容量和放電電壓上。溫度降低，電池內(nèi)阻加大，電化學(xué)反應(yīng)速度放慢，極化內(nèi)阻迅速增加，電池放電容量和放電平臺下降，影響電池功率和能量的輸出。鋰電池容量衰退都有電池極化的影響，即鋰離子擴散速度跟不上電子的轉(zhuǎn)移速度使得電池正極容納的鋰離子越來越少。在60℃的高溫下這種極化過程進(jìn)一步加劇，是導(dǎo)致鋰電池容量衰減的根本原因。

鋰電池高溫失效機制要遠(yuǎn)遠(yuǎn)復(fù)雜于前人的報道，在實際研究中很難區(qū)分活性鋰的損失和活性材料的損失。在磷酸鐵鋰材料嵌鋰過程中會有部分嵌鋰的磷酸鐵鋰相由于內(nèi)部應(yīng)力作用從而與導(dǎo)電劑形成的電子導(dǎo)電通道隔離，從而無法可逆的脫嵌鋰造成活性材料的損失。

高溫是造成鋰電池鼓包的原因嗎？

1、鋰電池鼓包的原因主要是鋰離子電芯內(nèi)部產(chǎn)生氣體，幾乎所有的鋰離子電芯在受到損害時的第一個表現(xiàn)就是電芯內(nèi)部產(chǎn)生氣體；而對于真空軟包裝的聚合物電芯其表現(xiàn)為電芯鼓脹，因此電芯鼓脹也是電芯受到損害或可能出現(xiàn)安全問題的一個早期預(yù)警。

2、電芯受高溫影響，大部分時間電芯在較高溫度下長期存儲，則溫度會加速電芯內(nèi)部的一些化學(xué)反應(yīng)形成氣體，尤其是電芯在滿充或輕微過充的情況下，這中高溫存儲的影響效果更為明顯，因此應(yīng)避免電芯在高溫下長期存儲。

3、過度充電會導(dǎo)致正極材料里的鋰原子全部跑到負(fù)極材料里面，導(dǎo)致正極原本飽滿的柵格發(fā)生變形垮塌，這也是鋰電池電量下降的一個主要原因。在這個過程中，負(fù)極的鋰離子越來越多，過度堆積使得鋰原子長出樹樁結(jié)晶，使得電池發(fā)生鼓脹。

4、SEI膜對負(fù)極材料會產(chǎn)生保護(hù)作用，使材料結(jié)構(gòu)不容易崩塌，并且可以增加電極材料的循環(huán)壽命。SEI膜并非一成不變，在充放電過程中會有少許的變化，主要是部分有機物會發(fā)生可逆的變化。電池過度放電后使得SEI膜發(fā)生可逆性破環(huán)，保護(hù)負(fù)極材料的SEI破壞后使得負(fù)極材料崩塌，從而形成鼓包現(xiàn)象。

鋰電池在高溫下的化學(xué)及其電化學(xué)反應(yīng)是非常復(fù)雜的，研究電池內(nèi)部組成之間反應(yīng)機理，對于抑制各類放熱反應(yīng)的發(fā)生，提高電池濫用條件下的安全性能是至關(guān)重要的。鋰電池受溫度影響很大，在以動力電池應(yīng)用領(lǐng)域和溫度影響較大的應(yīng)用環(huán)境，需要對電池進(jìn)行熱管理才能提高電池的使用效率，延長電池系統(tǒng)使用壽命。