磷酸铁锂电池低温性能的技术突破分析

2019-04-29      1709 次浏览

低温是电动汽车在我国大北方、高寒地区等地推广的一个障碍,更是动力电池企业的一块心病,攻克动力磷酸铁锂电池的耐低温问题,一直是业内重点努力的方向之一。锂电池低温性能不断突破,不怕天冷!

磷酸铁锂电池低温性能的影响

以磷酸铁锂电池为例,这种电池安全性高,单体寿命较长,但低温性能比其他技术体系的电池略差。低温对磷酸铁锂的正负极、电解液和粘接剂等都存在影响。比如,磷酸铁锂正极本身电子导电性比较差,低温环境下容易产生极化,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,如果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;

低温环境下,电解液黏度会增加,锂离子迁移阻抗也会随之增大;此外,在磷酸铁锂电池的生产工艺中,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产生较大影响。

低温带来的另外一个问题,反映到用户端就是充电时间延长。在低温下充电,电池容易析锂,所以充电之前,一般要对电池进行缓慢加热,等电池温度升高至正常温度后再进行充电。解决电池的耐低温问题,通常从电池材料、电芯设计及PACK制造三方面着手,提高锂的低温充放电性能和循环寿命。

磷酸铁锂电池低温性能得到技术突破

威能在特种电池领域深耕多年,尤其是在超低温电池技术领域持续研发和创新,不断取得突破,成为国内特种电池领域的强有力竞争者,而其研发的-45℃超低温磷酸铁锂电池就是威能在特种领域一大利器。在-45℃超低温恶劣环境中应用稳定释放电池额定容量90%以上,山东威能环保电源科技股份有限公司的最新产品在CIBF2018一经亮相,就吸引了众多业内人士的广泛关注,再次向世人展现了“威能力量”。

威能与中科院化学所合作研发、生产的磷酸铁锂电池低温性能实现重大突破,在低温零下45度依然能够放出额定容量的90%以上,该技术处于国内领先、国际先进水平。威能研发的特种超低温磷酸铁锂电池已经通过了极寒测试,目前该产品并批量供货于特种航天领域,在高品质动力电池领域独树一帜,成为威能在特种领域的又一大市场竞争利器和拳头产品。

与动力电池相比,特种磷酸铁锂电池对产品的安全性,可靠性和耐低温等性能要求更高,同时还对企业有严格的资质要求。

天能在磷酸铁锂电池技术创新方面再次取得新的突破,成功攻克了磷酸铁锂电池低温方面的技术瓶颈,并获得国家产品质量监督局认证,在行业引起了强烈反响。据天能集团锂电研发人员介绍,在磷酸铁锂电池中隔膜材料成本很高,隔膜的好坏却又左右了锂电池的性能、寿命和可靠性。

天能技术人员通过改进工艺配方,优化结构设计,匹配优质材料,成功突破了磷酸铁锂电池的技术瓶颈,研发的新一代锂电池经过测试,不但充电倍率和放电倍率上的表现良好,其加速性能、充电时间、安全性能等都呈现更强优势,而且还在低温放电方面表现不俗,在零下摄氏20度放出能量达到80%以上,远远超过国家60%的标准。

天能集团早在5年前就开始致力于锂电的研发和生产,依托天能国家级博士后工作站和院士工作站,自主研发的磷酸铁锂动力电池相继在大容量锂离子动力电池安全性、正负极材料、电解液研究等方面取得突破性进展:挤压、针刺、短路等极端使用状况下不起火、不燃烧、不爆炸。

钛酸锂电池

作为锂电池之一种,钛酸锂电池的耐低温性能则比较优异。尖晶石结构的钛酸锂负极材料嵌锂电位约1.5V,不会形成锂枝晶,在充放电过程中体积应变小于1%。纳米化的钛酸锂电池可大电流充放电,实现了低温快充的同时又保障了电池的耐久性和安全性。

钛酸锂电池优异的耐低温性能。钛酸锂电池具备在-50~60℃温度范围的正常充放电能力,耐低温效果良好。钛酸锂电池凭借其优异的耐低温性能,成为我国在寒冷地区推广新能源汽车的先锋。目前,很多三元锂电池也具备了耐低温的特性,钛酸锂电池更是耐低温性能中的佼佼者,电动汽车推广存在的低温瓶颈也将逐步得到解决。

磷酸铁锂电池有高比能量、高比功率、高能量转换效率、长循环寿命等优点,但目前存在低温时难以放电和充电的问题。低温环境下,电池充电有一定的风险。因此业内人士建议,尽量避免锂离子电池在低温下充电。当电池必须在低温下充电时,需要尽可能选择小电流(即慢充)对锂离子电池进行充电。

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