锂电池低温性差该如何解决?

2022-04-28      817 次浏览

锂离子电池低温性差应怎么样应对解决?


①低温预热技术


技术人员找到的应对策略是充电预热,虽然是权宜之计,但对提高锂离子电池的放电能力和长期寿命都有明显效果。低温环境下对锂离子电池充电或使用前,必须对电池进行预加热。


②从正极、负极、电液、粘结剂四块提高磷酸铁锂离子电池的低温性能


正极方面,现在都是纳米化,它的粒径、电阻力,AB平面轴长大小三方面会影响到整个电池低温的特性。通过三种工艺制备了磷酸铁锂,从我们整个制备的条件来讲,不同的磷酸铁锂工艺纳米化跟包覆,我们从AB面的轴长来看,AB面轴长的增大使得锂离子迁移通道会变大,将有利于提高电池倍率的性能。

对低温下锂离子电池使用受限的局面,技术人员找到的应对策略是充电预热,虽然是权宜之计,但对提高锂离子电池的放电能力和长期寿命都有明显效果。


低温环境下对锂离子电池充电或使用前,必须对电池进行预加热。电动汽车车载的电池管理系统(BMS)对电池加热的方式大体可分外部加热与内部加热两大类。外部加热方式有空气加热、液体加热、相变材料加热,以及热阻加热器或者热泵加热。这些加热方式一般位于电池包中,或者设置在热循环介质的容器中。内部加热法加热电池,则是通过交流电流激励电池内部电化学物质,使电池本身出现热量。


外部加热


有关用空气加热的方式,有研究人员利用电池与一套大气模拟系统进行了实验,实验结果表明,相关于裸露在低温环境中的电池,周围空气被加热的电池能够放出更多的容量。


比起空气加热,液体加热具有更好的导热率与更高的热转化效率。但是液体加热要更复杂的加热系统。液体加热在电动汽车与混合动力汽车中的应用已经有不少实际案例。比如:在雪佛兰Volt汽车中,环绕电池组热交换液,由360V的加热器加热。


相变材料加热电池也已经被使用。当电池温度降到相变材料的相变温度点之后,相变材料储存的热量会被释放出来,保持环境温度恒定,也就是向电池组传递热量。相变材料的重要优势在于其可以用在温度变化较迅速的环境中。


内部加热


交流激励加热,相比于外部加热来说,另外一种常用的加热方法,结构设计上会比较简单,就是通过交变的电流加热电池。它不要进行传热结构的设计,只是在电池正负极加载一定频率的交流激励,激励用途在电池内部电化学物质上,相当于循环往复小幅值充放电的效果。


与直流加热电流相比,交流电流或正负方波电流在放电和充电周期内都可以加热电池,使得电池温度上升,而电池荷电状态(SOC)基本上是不变的。由于这些特性,交流内部预热方法成为一个研究较多的领域。2004年,国外一个研究者率先提出使用交变的电流直接对锂离子电池加热,仅仅利用电池内部的电阻效应产热。他们对不同的SOC状态下和不同温度下(-20℃~40℃)的不同的电池做了一些测试。测试结果表明,在一定倍率的电流下,所有电池都会快速产热。

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