锂电池低温充电存在什么风险?

2024-01-25      989 次浏览

众所周知,锂电池在低温环境下是不能充电的。在过低的温度下,电池中的锂发生沉积造成内部短路。简单地说,在低温环境下,并不是锂电池真的没电了,而是有电却不能正常释放出来。普通的锂电池在0℃时,其容量会减少20%,当达到零下10℃时,容量可能只有一半左右。


锂电池在低温环境下充电存在多种风险:


1、电解质粘度增大:低温下,锂电池电解液的粘度减少,这会影响导电性和活性物质的活性,导致锂离子在碳负极的扩散速度减慢,增加了锂的析出风险。


2、锂枝晶的形成:锂离子电池在低温下充电时,锂离子在石墨负极上的扩散受抑制,导致锂枝晶的生长。这些枝晶可能会穿过隔膜并引起内部短路,或者与电解液发生反应导致放热,进一步引发电池热失控甚至火灾。


3、结构稳定性受损:低温下,锂电池内部的化学反应变得更活跃,可能导致电池结构的稳定性下降。


4、内阻升高:电池内阻随温度降低而显著增加,这会增加能量损耗,尤其是在放电过程中的热量损失,导致续航时间缩短。


5、放电容量衰退:低温环境下,锂电池的放电容量会因温度降低而明显降低,这与电池的正常工作状态不同,影响了电池的性能和使用寿命。


6、安全问题:低温充电还可能导致负极析锂,这是一种严重的安全隐患,因为它可能会导致电池容量的快速衰降,并在极端情况下引起短路和其他安全问题。


为了应对上述风险,研究人员提出了一些解决方案,比如优化充电策略以降低析锂的风险,并通过非破坏性方法监测负极的电位变化来判断是否存在析锂现象。


据有效统计,锂电池在零下20℃放电时,只有标称容量的30%左右。一些传统的低温锂电池可以满足在-20~+55℃之间正常放电。但是在航空航天、极地科考、特种装备等领域,要求锂电池能在-40℃正常工作。因此,低温锂电池的出现就有了重大的意义。


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