锂离子电池的容量为何在低温下会下降?

2020-10-06 11:43:38 深圳市创新易电子科技有限公司

在众多环境因素中,温度对锂离子电池性能的影响最大。锂离子电池中使用的电解质是一种有机液体,与润滑脂相同,在低温下会发生粘稠甚至凝固。此时,电池中导电锂盐的活性受到很大限制,充电效率很低,会导致锂离子电池在低温下充电缓慢,充放电不足。


制约锂离子电池低温性能的因素:在低温环境下,电解液粘度增大,甚至部分固化,导致锂离子电池电导率下降。电解液、阳极与隔膜的相容性较差。锂离子电池负极析出的锂严重,析出的金属锂与电解液发生反应,产物沉积导致固体电解液界面厚度新增(SEI)。随着活性物质扩散体系的减弱,电荷转移阻抗(RCT)明显增大。


锂离子电池在低温环境中的应用受到限制。锂离子电池除了放电能力严重下降外,在低温下也无法充电。在低温充电过程中,锂离子在石墨电极上的插层与锂离子在石墨电极上的镀锂反应是同时进行的,并且是相互竞争的。低温时,锂离子在石墨中的扩散受到抑制,电解液的电导率降低,导致包埋率降低,更容易在石墨表面发生镀锂反应。低温下锂离子电池寿命下降的重要原因是内部阻抗的增大和锂离子沉淀引起的容量下降。低温下,锂离子电池的性能严重退化,在锂离子电池的充放电过程中会发生一些副反应。这些副反应重要是锂离子与电解质之间的不可逆反应,会导致锂离子电池容量下降,电池性能进一步恶化。


目前,磷酸铁锂离子电池是电动汽车中应用最广泛的电池。这种电池安全性高,单体寿命长,但磷酸铁锂有致命的缺点。其低温性能略差于其他技术系统。低温对磷酸铁锂的正极和负极、电解液和粘合剂都有影响。

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