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，電解液的導電率下降，從而導致嵌入速率降低而在石墨表面上會使鍍鋰反應更容易產生。

　　1、生產環(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品，其生產環(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，電池品質將出現(xiàn)波動。

　　2、導電性差、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電性比較差，另外比較容易產生極化，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

　　正極材料的三維結構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，當溫度過低時會發(fā)生電解液凝固現(xiàn)象，導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膜阻抗增大導致鋰離子在SEI膜中的傳導速率降低，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險。因此業(yè)內人士建議，盡量避免鋰離子電池在低溫下充電。當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，磷酸鐵鋰電池組內電池一致性的控制就顯得格外重要。

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

　　生產環(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品，其生產環(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，電池品質將出現(xiàn)波動。

　　制造設備：生產過程中手工的成分越少、設備自動化程度越高，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)來控制電池組內電池的一致性和安全，從而保護鋰電池組，延長產品使用壽命。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。