锂电池怕低温吗_低温对锂电池的影响

2019-08-23      5274 次浏览

天气寒冷,不少人在外使用手机时发现手机电池电量消耗很快,有时还会出现死机、触摸屏失灵的情况。专业人士提醒,低温对手机电池的影响很大,寒冷天气外出使用手机,可以采用一些方法提高电池耐用度。


目前的手机电池一般为锂电池,电池的化学反应速度会受到温度影响。手机长时间在低温环境中,会使电池化学反应迟缓,导致电池放电电流变小,降低电池的容量,就可能出现电量用得快、黑屏、死机、触摸屏失灵、无法上网等情况。当从寒冷的室外进入温暖的室内时,温度的变化还可能导致手机内部凝成水雾,出现电路板短路或其他故障。


在寒冷的天气外出时,尽量把手机的电量充足,并减少玩游戏、看电影、听音乐等耗电程序的运行。最好把手机放在口袋、背包等相对温暖的地方,拨打、接听电话可以使用耳机,尽量避免将手机直接暴露在冷空气中。不要长时间在低温环境下使用手机。从室外进入室内后,把手机放置一段时间,等水雾蒸发后再使用。


如果手机在低温环境下使用时出现临时故障,可以关机暂停使用,然后让手机在温度稍高的环境下适应一会儿,情况会有所改善。


锂离子电池的工作原理是内部的电解质通过化学反应的变化,在正负极出现电势差从而产生电流。在低温环境下电解质移动得相当慢,从而影响锂离子在正负极之间的转移活性,导致电池充放电性能下降。


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。


有分析数据称,普通的锂电池在零摄氏度时,其容量会减少20%,当达到零下10摄氏度时,容量可能只有一半左右。


大部分手机电池的正常工作区间都在0-35摄氏度之间,低于或高于这个温度,都有可能失常。


低温对锂电池不好,如果再加上电量低,那伤害更是雪上加霜了,所以苹果为了保护锂电池,加入了“自我保护”机制遇到“低温+电量低”时自动关机并无法开机使用。


对此,我们看看苹果官方给出的说明就知道了,iphone的理想工作环境温度为0℃-35℃。当室温降到一定温度(-10℃左右)时,苹果就会自动关机。


低温对磷酸铁锂电池的影响


目前,磷酸铁锂电池是应用在电动汽车上最多的电池,这种电池安全性高,单体寿命较长,但磷酸铁锂有一个致命的缺点,他的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。


低温对钛酸锂电池的影响


同样是锂电池,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。比如,主打钛酸锂电池的银隆新能源,其产品具备在-50-60℃的正常充放电能力。钛酸锂电池有着材料上的优势,它在低温下仍然可以实现快充,这种任性,其他材料电池很难学来。


为何充电比放电更需要温度?


许多企业的电池产品能够实现低温下正常放电,但在同样的温度下,实现正常充电就比较吃力,甚至无法充电,当Li+嵌入石墨材料时,首先要去溶剂化,这个过程会消耗一定能量,阻碍了Li+扩散到石墨内部;相反,Li+在脱出石墨材料进入到溶液中时,会有一个溶剂化过程,而溶剂化不消耗能量,Li+可以快速脱出石墨。因此,石墨材料的充电接受能力要明显逊色于放电接受能力。


低温环境下,电池充电有一定的风险。因为随着温度的降低,石墨负极的动力学特性进步一变差,充电过程中,负极的电化学极化明显加剧,析出的金属锂容易形成锂枝晶,穿破隔膜并导致正负极短路。


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,并在充电后对锂离子电池进行充分搁置,从而保证负极析出的金属锂能够与石墨反应,重新嵌入到石墨负极内部。


业内企业及科研机构对电池耐低温性能的探索和攻关,多着眼于对现有正负极材料的工艺改进,以及通过提高电池的局部环境温度为电池在低温下工作创造条件。随着的技术的进一步发展,锂电池在低温环境下将有进一步的突破。


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