影响低温锂电池性能的因素有哪些

<p>电池之都推荐锂电池定制热线</p>

影响低温锂电池性能的因素有哪些

影响低温锂电池性能的因素有哪些
随着锂电池在电动汽车及军工领域应用的迅速发展,其低温性能不能适应特殊低温天气或极端环境的缺点也愈发明显。低温条件下,锂电池的有效放电容量和有效放电能量都会有明显的下降,同时其在低于-10℃的环境下几乎不可充电,这严重制约着锂离子电池的应用。下面由电池之都为大家讲解影响低温锂电池性能的因素有哪些:
锂电池低温性能影响因素
锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解液组成。处于低温环境的锂离子电池存在着放电电压平台下降、放电容量低、容量衰减快、倍率性能差等特点。制约锂离子电池低温性能的因素主要有以下几点:
正极结构
正极材料的三维结构制约着锂离子的扩散速率,低温下影响尤其明显。锂离子电池的正极材料包括商品化的磷酸铁锂、镍钴锰三元材料、锰酸锂、钴酸锂等,也包括处于开发阶段的高电压正极材料如镍锰酸锂、磷酸铁锰锂、磷酸钒锂等。不同正极材料具有不同的三维结构,目前用作电动汽车动力电池的正极材料主要是磷酸铁锂、镍钴锰三元材料和锰酸锂。吴文迪等研究了磷酸亚铁锂电池与镍钴锰三元电池在-20℃的放电性能,发现磷酸铁锂电池在-20℃的放电容量只能达到常温容量的67.38%,而镍钴锰三元电池能够达到70.1%。杜晓莉等发现锰酸锂电池在-20℃的放电容量可以达到常温容量的83%。
高熔点溶剂
由于电解液混合溶剂中存在高熔点溶剂,锂离子电池电解液在低温环境下黏度增大,当温度过低时会发生电解液凝固现象,导致锂离子在电解液中传输速率降低。
锂离子扩散速率
低温环境下锂离子在石墨负极中的扩散速率降低。向宇系统研究了石墨负极对锂离子电池低温放电性能的影响,提出低温环境下锂离子电池的电荷迁移阻抗增大,导致锂离子在石墨负极中的扩散速率降低是影响锂离子电池低温性能的重要原因。
SEI膜
低温环境下,锂电池负极的SEI膜增厚,SEI膜阻抗增大导致锂离子在SEI膜中的传导速率降低,最终锂离子电池在低温环境下充放电形成极化降低充放电效率。
目前多因素影响着锂离子电池的低温性能,如正极的结构、锂离子在电池各部分的迁移速率、SEI膜的厚度及化学成分以及电解液中锂盐和溶剂的选择等。低温性能限制了锂离子电池在电动汽车领域、军工领域及极端环境中的应用,开发低温性能优异的锂离子电池是市场的迫切需求。
更多关注:18650锂电池广泛的应用前景
锰酸锂电池衰减的三点原因
随着锂离子电池应用领域的不断扩展,对锂离子电池的性能要求也越来越高,也给锂离子电池领域提出了新的挑战。锂离子电池在使用中的遇到的问题如高温下容量衰减速度加快、倍率性能差、自放电率高等等都限制了其应用。下面由电池之都为大家讲解锰酸锂电池衰减的三点原因:
锰酸锂电池衰减
锰酸锂具有尖晶石结构,满足锂离子脱嵌的需求。但是,该材料中的 Mn 在高温下容易溶解到电解液中去,造成不可逆容量损失。另外,在较高温度下放电时,材料容易发生 Jahn-Teller 效应,从而破坏活性材料的晶型结构,造成电池容量衰减加快。
锰酸锂电池容量衰减的原因主要有以下几个方面:
(1)高电压下电解液发生电化学反应,一般是高于 4.0V;
(2)不可逆的相变和结构转变,如 Jahn-Teller 效应;
(3)LiMn2O4材料中 Mn 溶解到电解液中去,主要是发生了歧化反应。
上述这些因素中,最主要的是 Mn 的溶解,导致该现象的主要原因是电解液中 HF 的存在。HF 会加速 LiMn2O4中 Mn 的溶解,从而导致正极材料晶相结构的破坏。
在充放电过程中,伴随 Li+的嵌入和脱出,LiMn2O4的晶格常数发生变化,在立方晶系和四方晶系间发生相转变。Li+在正极材料内部扩散速率低于 Li+在其表面的嵌入速率,当电位在 4V 左右时,Li+在 LiMn2O4表面富集,从而导致Jahn-Teller 效应
更多关注:
磷酸铁锂电池衰减
LFP是橄榄石状结构,具有很好的稳定性和安全性,理论容量达到170mAh/g,国内的电池、电动车厂家主要是比亚迪。通常情况下,影响电池容量的因素很多:
(1)正、负极副反应导致可循环锂的减少,以及导致正负极的平衡被破坏;(2)活性材料的损失,如材料的溶解,结构的劣化,颗粒的离析和电极的层离。
关于LFP电池衰减的研究也比较深入了,常用的石墨体系动力电池高温循环容量衰减较快,主要是正极中的 Fe3+溶解并沉积在阳极表面,进一步发生还原,生成 Fe 金属颗粒,导致阳极极化增加。
为了解决高容量电芯的安全性问题,也有采用在LiNixCoyO2的基础上再掺杂Al,即所称的NCA三元材料。由于A1-O键更强于Co-O键和Ni-O键,同时Al2O3相对于Ni、Co的氧化物而言是一种更优异的热导体,故Al的掺杂不仅弱化了材料对电解液的氧化能力,而且有利于传导氧化电解液所产生的热量,电化学惰性的A13+在进一步提高了材料结构稳定性的基础上,大大提高了材料的热稳定性。特斯拉汽车采用的是18650型的NCA三元正极材料,电动车续航里程可达约600公里。
磷酸铁锂(LiFePO4)是目前研究较多的铁系正极材料,自从于1997年被A.K.Padhi首次报道之后就被广泛研究和应用于电化学领域。LiFePO4具有橄榄石结构,其理论容量为170mAh/g,由于其原料来源丰富、制备成本低廉、循环性能好和安全性能优异等特点,被广泛应用于电动汽车,比亚迪部分汽车采用的是LiFePO4正极材料,但是其比容量低一直是限制其发展的壁垒。
更多关注:锂电池包与铅酸蓄电池的几方面区别
18650锂电池焊接方法及注意事项
18650锂电池是现在使用比较常见的,在锂电池的使用中又是会出现焊接现象,18650锂电池焊接需要用点焊机,但一般的电子爱好者都没有这种设备,下面由电池之都为大家讲解18650锂电池焊接方法及注意事项:
1、先准备一块湿布,保护眼睛用的眼镜,烙铁要35W以上的,并且烙铁头要上好锡。
2、先用小刀或者锉刀把要焊接的地方打磨干净,然后用湿布把电池包起来,在磨花的地方上一点助焊剂,这里用的是松香,按常规一样焊接即可。
注意:操作前最好戴上眼镜,以防万一;湿布不能少,没有湿布千万不要焊接,因为高温会让电池报废焊接时严格控制温度,如果一下子焊接不上,那就等温度降下来再焊如果湿布干了要及时补水以防止电池过热别让松香跑到电池正极的小孔里去。
更多关注:18650锂电池保护板用途及选购方法

影响低温锂电池性能的因素有哪些产品推荐

电池之都电池网

  • 锂离子电池

  • 锂电池制造商

  • 锂电池生产厂家

  • 锂电池定制厂家

  • 18650锂电池厂家

  • 中国锂电池工业之都网站

  • 中国国内出名电池工厂

  • 锂离子电池组

  • 中国锂电池网

  • 电池产品汇总最全的网站之一

  • 中国电池之都网上俱乐部推荐

  • 联系人:李工
  • 手机:一三五三零九二四六五零
  • 销售QQ:705436515
  • 微信号:dianchizhidu
  • 邮箱:dianchizhidu@qq.com
  • 地址:锂电池之都网上配套锂电池厂家定制服务中心
  • 销售微信
cache
Processed in 0.008043 Second.