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在低温环境下,如何提高磷酸铁锂电池包低温性能?
在低温环境下,如何提高磷酸铁锂电池包低温性能?
  • 发布时间:2020-04-01 17:13

在低温环境下,如何提高磷酸铁锂电池包低温性能?

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  在低温环境下,如何提高磷酸铁锂电池包低温性能?在每年快到的冬天时候,气温也开始慢慢的下降,这对磷酸铁锂电池包低温性能是一个考验。众所周知,锂电池包的高温性能很出色,热峰值可达350~500℃,高温(60℃)情况下仍可以放出100%容量。但是低温比其他的电池体系会差一点,那么如何提高其低温性能呢?
 
  磷酸铁锂电池:
  磷酸铁锂电池,是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。 锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中磷酸铁锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。磷酸铁锂电池包需求暴增,提高锂电低温性能成关键。
 
  影响磷酸铁锂电池包低温性能的因素有哪些?
 
 
  针对磷酸铁锂电池包,行业专家对它低温特性影响因素做了比较详细的研究,原因如下:
  1、生产环境:磷酸铁锂电池包做为一个化工原料众多、工艺繁杂的高科技产品,其生产环境对温度、湿度、粉尘等都有很高的要求,如果没有控制到位,电池品质将出现波动。
 
  2、导电性差、锂离子扩散速度慢。高倍率充放电时,实际比容量低,这个问题是制约磷酸铁锂产业发展的一个难点。磷酸铁锂之所以这么晚还没有大范围的应用,这是一个主要的问题。
 
  3、材料方面的影响,磷酸铁锂正极本身电子导电性比较差,另外比较容易产生极化,降低容量的发挥;负极这块主要是低温充电,因为它会影响到安全性问题;电解液这一块,可能低温下黏度会增大,锂离子迁移阻抗会增大;第四个就是粘结剂,现这个对电池的低温性能影响也是比较大的。
 
  如何提高磷酸铁锂电池包低温性能?
  我们从正极、负极、电液、粘结剂四块提高磷酸铁锂电池包的低温性能。
 
  ●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。不同工艺对正极也有不同的影响,100到200纳米粒径磷酸铁锂做出的电池低温放电特性比较好,在-20度可以释放94%,也就是粒径的纳米化缩短了迁移的路径,也提高了低温放电的性能,因为磷酸铁锂放电主要是跟正极有关。
 
  ●从负极方面考虑充电特性,锂电池低温充电主要是负极影响,包括粒径大小还有负极的间距变化,选取了三种不同的人造石墨作为负极,来研究不同的层间距和粒径对低温特性的影响。从三种材料来看,层间距大的颗粒石墨,从阻抗来讲,本体阻抗和离子迁移阻抗比较小一点。
 
  ●充电方面,锂电池包在冬天低温下放电问题不大,主要是低温充电。因为在横流比方面,1C或者0.5C的横流比非常关键,到恒压需要非常长时间,通过改进三种不同石墨的对比,发现其中一种在-20度充电恒流比有比较大的改善,从40%提高到70%多,层间距的增大,还有粒径的减小。
 
  ●电解液这一块,在-20度,-30度下电解液结冰,黏度增大,形成性能恶化。电解液从三方面:溶剂,锂盐,添加剂。溶剂对磷酸铁锂电池包低温影响从70%多影响到90%多,有十几个点的影响;其次,不同锂盐对低温的充放电的特性有一定的影响。我们固定了溶剂体系和锂盐基础上,低温添加剂可以使放电容量从85%提高到90%,也就是说,整个电解液体系中,溶剂、锂盐还有添加剂都对我们的动力电池低温特性有一定的影响,包括其他的材料体系一样适用。”
 
  ●粘结剂方面,20度充放电情况下,两种点状大概做了70多到80的循环以后,整个极片是有粘结剂失效的现状,而采用线状的粘结剂不会存在这个问题。在整个体系上,从正极、负极、电解液到粘结剂的改善以后,磷酸铁锂电池单体这块做得比较好的效果,一个是充电特性,-20、-30、-40度温度下0.5C充电恒流比可以达到62.9%,-20度温度下放电可以放出94%,这是倍率跟循环的一些特性。
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