影響磷酸鐵鋰電池低溫性能和一致性的因素有哪些

來源：存能電氣  日期：2019-06-03 09:08  瀏覽量：次

　　影響磷酸鐵鋰電池低溫性能和一致性的因素有哪些？磷酸鐵鋰電池低溫性能和一致性差一直是業(yè)內(nèi)重點努力的方向之一。以磷酸鐵鋰電池為例，這種電池安全性高，單體壽命較長，但低溫性能比其他技術(shù)體系的電池略差。低溫對磷酸鐵鋰的正負極、電解液和粘接劑等都存在影響。

　　影響磷酸鐵鋰電池低溫性能的因素有哪些？

　　磷酸鐵鋰電池低溫性能差，其低溫性能不能適應(yīng)特殊低溫天氣或極端環(huán)境的缺點也愈發(fā)明顯。低溫條件下，鐵鋰電池的有效放電容量和都會有明顯的下降。磷酸鐵鋰電池在低溫環(huán)境下使用受到限制，除了因為放電容量會嚴重衰退外，低溫下也不能對鋰電池進行充電。在低溫充電時，電池石墨電極上的鋰離子的嵌入和鍍鋰反應(yīng)是同時存在的且相互競爭。低溫條件下鋰離子在石墨中的擴散被抑制，電解液的導(dǎo)電率下降，從而導(dǎo)致嵌入速率降低而在石墨表面上會使鍍鋰反應(yīng)更容易產(chǎn)生。

　　1、生產(chǎn)環(huán)境

　　磷酸鐵鋰電池做為一個化工原料眾多、工藝繁雜的高科技產(chǎn)品，其生產(chǎn)環(huán)境對溫度、濕度、粉塵等都有很高的要求，如果沒有控制到位，電池品質(zhì)將出現(xiàn)波動。

　　2、導(dǎo)電性差、鋰離子擴散速度慢

　　高倍率充放電時，實際比容量低，這個問題是制約磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個難點。磷酸鐵鋰之所以這么晚還沒有大范圍的應(yīng)用，這是一個主要的問題。

　　3、材料方面的影響

　　磷酸鐵鋰正極本身電子導(dǎo)電性比較差，另外比較容易產(chǎn)生極化，降低容量的發(fā)揮;負極這塊主要是低溫充電，因為它會影響到安全性問題;電解液這一塊，可能低溫下黏度會增大，鋰離子遷移阻抗會增大;第四個就是粘結(jié)劑，現(xiàn)這個對電池的低溫性能影響也是比較大的。

　　4、正極材料

　　正極材料的三維結(jié)構(gòu)制約著磷酸鐵鋰電池的擴散速率，低溫下影響尤其明顯。研究發(fā)現(xiàn)磷酸亞鐵鋰電池與鎳鈷錳三元電池在-20℃的放電性能，發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰電池在-20℃的放電容量只能達到常溫容量的67.38%，而鎳鈷錳三元電池能夠達到70.1%。

　　5、高熔點溶劑

　　由于鋰電池電解液混合溶劑中存在高熔點溶劑，鋰離子電池電解液在低溫環(huán)境下黏度增大，當(dāng)溫度過低時會發(fā)生電解液凝固現(xiàn)象，導(dǎo)致磷酸鐵鋰電池在電解液中傳輸速率降低。

　　6、SEI膜

　　低溫環(huán)境下，磷酸鐵鋰電池負極的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。

　　磷酸鐵鋰電池有高比能量、高比功率、高能量轉(zhuǎn)換效率、長循環(huán)壽命等優(yōu)點，但目前存在低溫時難以放電和充電的問題。低溫環(huán)境下，電池充電有一定的風(fēng)險。因此業(yè)內(nèi)人士建議，盡量避免鋰離子電池在低溫下充電。當(dāng)電池必須在低溫下充電時，需要盡可能選擇小電流（即慢充）對鋰離子電池進行充電。

　　影響磷酸鐵鋰電池一致性的因素有哪些？

　　鋰電池成組后，鋰電池組內(nèi)電池一致性就很難維持，壽命也將大大縮短，因而，磷酸鐵鋰電池組內(nèi)電池一致性的控制就顯得格外重要。

　　原材料的品質(zhì)：特別是磷酸鐵鋰材料系新生事物，其制造設(shè)備、合成工藝都不安全成熟、品質(zhì)易出現(xiàn)波動，導(dǎo)致電池產(chǎn)品一致性受到影響。

　　生產(chǎn)環(huán)境：磷酸鐵鋰電池做一個化工原料眾多、工藝繁雜的高科技產(chǎn)品，其生產(chǎn)環(huán)境對溫度、濕度、粉塵等都有很高的要求，如果沒有控制到位，電池品質(zhì)將出現(xiàn)波動。

　　制造設(shè)備：生產(chǎn)過程中手工的成分越少、設(shè)備自動化程度越高，鋰電池一致性越好。

　　目前，行業(yè)普遍采用鋰電池管理系統(tǒng)來控制電池組內(nèi)電池的一致性和安全，從而保護鋰電池組，延長產(chǎn)品使用壽命。采用鋰電池管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)電池相對一致性的控制，從而避免由于電池不一致在使用過程中可能造成的過充過放，相對延長磷酸鐵鋰電池組的使用壽命。