温度对磷酸铁锂离子电池会有什么影响?

2020-10-30      1952 次浏览

磷酸铁锂离子电池充电是锂离子从正极脱出经过电解液迁移嵌入负极材料的过程,锂离子向负极聚合,由六个碳原子俘获一个锂离子。在低温下,化学反应活性降低,同时锂离子迁移变慢,在负极表面的锂离子还没有嵌入到负极中已经先还原成金属锂,并在负极表面沉淀析出形成锂枝晶,这容易刺穿隔膜造成电池内短路,进而损坏电池,造成安全事故。


磷酸铁锂离子电池.jpg


磷酸铁锂离子电池在0~-20℃温度下,放电容量分别相当于25℃温度下放电容量的88.05%、65.52%和38.88%;放电平均电压依次为3.134、2.963V和2.788V,一20℃放电平均电压比25℃时降低了0.431V。从上述分析可知,随着温度的降低,锂离子电池的放电平均电压和放电容量均有所降低,尤其当温度为-20℃时,电池的放电容量和放电平均电压下降较快。


低温对磷酸铁锂离子电池的正负极、电解液和粘接剂等都存在影响。比如,磷酸铁锂离子电池正极本身电子导电性比较差,低温环境下容易出现极化,从而降低电池容量;受低温影响,石墨嵌锂速度降低,容易在负极表面析出金属锂,假如充电后搁置时间不足而投入使用,金属锂无法全部再次嵌入石墨内部,部分金属锂持续存在负极的表面,极有可能形成锂枝晶,影响电池安全。


低温下,电解液黏度会新增,锂离子迁移阻抗也会随之增大;此外,在磷酸铁锂离子电池的生产工艺中,粘接剂也是一个非常关键的因素,低温对粘接剂的性能也会出现较大影响。不仅如此,磷酸铁锂离子电池在低温充电时,锂离子可能来不及嵌入石墨负极当中,从而析出在负极表面形成金属锂枝晶,这一反应会消耗电池中的可以反复充放电的锂离子、并大幅降低电池容量,析出的金属锂枝晶也可能会刺穿隔膜,从而影响安全性能。


磷酸铁锂离子电池的低温特性是由其材料特性决定的,很难改变。做过很多实验,不同材料锂离子电池的低温性能也有差别,现在最热火的磷酸铁锂是低温性能最差的,我们的产品在-10℃时放出容量为最大容量的89%,应该在业内已经是比较高的;在55℃下放出容量可达到95%,相对低温的衰减还是比较少的。


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