卡迪夫城市大学内测考试:提高鋰離子電池低溫性能的秘訣

來源:鉅大LARGE    2019-09-11    點擊量:84

卡迪夫城球场 www.wlvaik.com.cn 提高鋰離子電池低溫性能的秘訣。低溫會導致鋰離子電池電性能下降,甚至會導致鋰離子電池無法使用,低溫充電更會導致鋰枝晶的產生,為了提高鋰離子電池的低溫性能,廣大的科研工作者提出了多種措施。


提高鋰離子電池低溫性能的秘訣


面對低溫下鋰離子電池使用受限的局面,技術人員找到的應對策略是充電預熱,雖然是權宜之計,但對提高鋰電池的低溫性能有著明顯的效果。


低溫環境下對鋰電池充電或使用前,必須對電池進行預加熱。電動汽車車載的電池管理系統(BMS)對電池加熱的方式大體可分外部加熱與內部加熱兩大類。


外部加熱方式有空氣加熱、液體加熱、相變材料加熱,以及熱阻加熱器或者熱泵加熱。這些加熱方式一般位于電池包中,或者設置在熱循環介質的容器中。內部加熱法加熱電池,則是通過交流電流激勵電池內部電化學物質,使電池本身產生熱量。


鋰離子電池低溫性能的提升關鍵在于電解液低溫性能的提升,常規的商業鋰離子電池電解液在低溫下粘度會快速增加。因此提升鋰離子電池低溫性能的關鍵在于提高電解液的低溫性能。


電解質鹽是電解液的重要組成之一,也是獲得優良低溫性能的關鍵因素。目前,商用電解質鹽是六氟磷酸鋰,形成的SEI膜阻抗較大,導致其低溫性能較差,新型鋰鹽的開發迫在眉睫。四氟硼酸鋰陰離子半徑小,易締合,電導率較LiPF6低,但是低溫下電荷轉移阻抗小,作為電解質鹽具有良好的低溫性能。


通過優化SEI膜的組成及成膜條件,提高SEI膜在低溫下的離子導電性有利于電池低溫性能的提高,因此開發低溫性能優異的成膜添加劑是目前的研究熱點。


低溫對鋰離子電池的影響


鋰離子電池作為綠色環保能源已經廣泛應用于各種領域,但是較差的低溫性能使其在航空、航天和軍事等特殊領域的應用受到限制。一般當溫度降至一10℃時,鋰離子電池的放電容量和工作電壓都會降低。


眾所周知溫度對鋰離子電池的性能有著十分重要的影響,溫度過低時由于電解液粘度的增加,SEI膜阻抗增大,石墨負極動力學性能變差,會導致電池的電化學極化增加,極大的降低電池放電能力,例如一輛在23.9℃下能夠行駛105英里的電動汽車,在-6.7℃下僅能行駛60英里左右。


同時低溫充電是十分危險的,會導致鋰枝晶的產生,引發嚴重的安全問題。


低溫下,電解液的粘度降低。導電性下降,活性物質的活性也會降低?;崾溝緗庖旱吶ǘ炔畋浯?,極化增強,使充電提前終止。更重要的是,鋰離子在碳負極的擴散速度會更慢。容易有鋰的析出。溫度下降,電極的反應速率也下降。


普遍認為,使用電解質添加劑是提高鋰離子電池性能最經濟和最有效的方法。


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