为什么冬季锂电池容量会下降?

2022-07-11 　来自: 王泽龙 182 1045 0914

　　

自上市以来，锂离子电池因其使用寿命长、比容量大、无召回效应等优点得到了广泛的应用。锂离子电池低温使用中存在容量低、衰减严重、循环比功能差、锂断开现象明显、锂断开不平衡等问题。然而，随着应用领域的不断扩大，锂离子电池低温性能带来的低质量制约更加明显。

 

据报道，锂离子电池在-20℃时的放电容量仅为室温时的31.5%左右。传统锂离子电池的工作温度在-20℃到+55℃之间。然而，在特种航天、特种、电动汽车等领域，电池要在-40℃下才能正常工作。因此，改善锂离子电池的低温性能具有重要意义。

 

制约锂离子电池低温性能的因素

 

在低温下，电解质的粘度新增，部分甚至凝结，导致锂离子电池电导率下降。

 

低温时，电解液与负极、隔膜的相容性变差。

 

低温时，锂离子电池负极析出严重，金属锂析出的锂离子与电解液发生反应，产物堆积导致固体电解液界面(SEI)厚度新增。

 

低温时，锂离子电池的电荷转移阻抗(Rct)随着活性材料中弥散体系的减小而显著增大。

 

为何冬季锂离子电池容量会下降?

 

影响锂离子电池低温性能的决定性因素探讨

 

专家观点1:电解液对锂离子电池低温功能影响最大。电解质的组成和理化性能对电池的低温性能有重要影响。在低温下，电池周期会面对以下问题:电解液粘度增大，离子传导速度变慢，导致外电路电子去除速度失配，使电池极化严重，充放电能力出现急剧下降。特别是在低温充电时，锂离子会在负极表面形成锂枝晶，导致电池失效。

 

电解质的低温功能与电解质本身的电导率大小密切相关。电导率高的电解质离子输运速度快，在低温下能发挥更大的容量。电解液中的锂离子解离得越多，锂离子的去除率越高，锂离子的电导率也就越高。电导率越高，离子传导速率越快，极化越小，电池低温性能越好。因此，高电导率是实现锂离子电池良好低温性能的必要条件。

 

电解质的电导率与电解质的组成有关。降低溶剂粘度是提高电解质电导率的途径之一。优秀的溶剂在低温下的流动性是保证离子运输和固态电解质膜电解液在低温下形成的负电极也影响锂离子传导的关键和resi是重要的锂离子电池在低温环境下的阻抗。

 

专家2:制约锂离子电池低温性能的重要因素是锂离子电池在低温下锂离子弥散阻抗的急剧增大，而不是SEI。

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