低温有关锂电池性能有什么影响?

2022-07-09      949 次浏览

本文重要讨论了温度,特别是低温对锂离子电池的影响,澄清了人们对锂离子电池应用的误解。本文不是科普电池的基本原理和发展历史,有爱好的请谷歌,这里头有很多有趣的故事。让我们从一组概念开始。


能量密度


锂离子电池的容量单位一般是毫安(mAh)或Ah(Ah),在使用中附加容量与实际容量的差别。能量密度是指电池每单位体积或重量所能储存和释放的能量量。有两个单位:Wh/kg和Wh/L,分别表示重量比能和体积比能。在应用中,能量密度比容量更重要。容量不够,可以做得更大,并且要能量密度来推进技术。


近年来,锂离子电池的发展经历了一个快速发展的时期,也进入了一个缓慢上升的时期。以三星为例,其年平均能量密度为6.5%,远远落后于半导体行业的摩尔定律:


手机锂离子电池的能量密度已经相当高了:


锂离子电池的工作条件


锂离子电池具有如此高的能量密度,因此在使用时要格外小心。一个小错误可能会影响使用寿命或引起火灾,如三星。在所有的工作条件中,电压和温度是两个最重要的相关条件,如下图所示:


横轴是电压,纵轴是温度,你可以看到在这一象限,有大面积的红色警告和各种可怕的结果,中间只有一个很短的安全区域。这是锂离子电池的舒适区,离开它可能会很危险:


高低压:


锂离子电池的电压,有开路电压和工作电压,这里就不详细介绍了。开路电压通常含义为3.7v,但充满电后,新电池可以达到4.2v。锂离子电池可以说是在3.4v时就没电了,实际上3.0v是真的没电了。锂离子电池放置曲线:


高于4.2v,低于3.4v会影响锂离子电池的使用寿命。高于4.2v称为过充,会对电池寿命出现不可逆的影响。会形成严重的热失控,可能会导致起泡、漏液、火灾爆炸等。


锂离子电池的寿命分为两个参数:循环寿命和日历寿命。日历寿命的计算比较繁琐,与应用场景密切相关,所以通常用循环寿命来表示电池可以循环充放电的次数。电池的平均寿命现在是以前的数百倍。Gb300倍。


低于2.0V称为过放电,严重影响电池寿命。


高低温:


高温和低温都会影响电池寿命,如图所示:


低温形成的电池电解液滞止电阻降低,并可能在阴极处形成锂凝聚,对电池寿命出现不可逆的影响。高温可能导致热失控,如爆炸。很危险的。

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