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固态低温锂电池性能

时间:2022-11-14 编辑:固态低温锂电池 游览:777次

固态低温锂电池在低温下表现出较低的电化学性能。锂离子电池低温充电时会在正负极发生化学反应产生热量,造成电极过热。由于低温下正负极不稳定,容易导致电解液反应生成气泡、锂析出等,从而破坏电化学性能。因此低温是电池老化过程中不可避免的一种过程。


1.放电温度过低

锂离子电池在低温下充电温度过低,会对正负极形成伤害。当电池充电温度低于常温时,电池正极发生反应和热分解,产生的气体和热量在正极形成的气体中积聚,导致电芯膨胀。放电过程中如果温度过低,极片将会变得不稳定。为了维持负极与正极的活性,电池必须不断地充电,因此,充电时应尽量保持正极活性物质在一定位置。


2.容量衰减

电池低温循环时容量衰减速度较快,对电池寿命的影响也非常大。低温充电会导致正负极体积变化过大,进而导致锂枝晶的形成从而影响电池的性能。电池充放电循环过程中的电量损失和容量衰减也是影响电池寿命的主要因素。LiCoSiO 2正极与 LiCoSiO 2负极在高温环境下分解产生气体,并伴随着固体电解质产生气泡,从而影响电池的使用寿命。低温时正负极与电解液反应生成气泡在电池循环过程中会破坏正负极的稳定性,从而引起电池容量迅速衰减。


3.循环寿命

循环寿命的延长取决于电池的放电状态和充电时的锂离子浓度。高锂离子浓度会抑制电池的循环性能,而低锂浓度会抑制电池的循环性能。由于低温下充电会使电解液反应剧烈,从而影响正负极反应,这会造成正负极活性物质间的相互作用从而使负极发生反应,产生大量气体和水,从而增加了电池的发热。当锂离子浓度低于0.05%时循环寿命仅为2次/天;当电池的充电电流高于0.2 A/C时循环系统可以维持8-10次/天,而当锂枝晶浓度低于0.05%时循环系统可以维持6-7次/天。


4.电池性能下降

低温下,锂离子电池负极和隔膜会发生失水,从而导致电池的循环性能下降和充电能力下降;正极材料的极化还会使负极材料出现脆性变形,产生晶格失稳和电荷转移现象;电解液的蒸发、挥发、脱附、乳化、沉淀等也会导致电池的循环性能下降。在 LFP电池中,随着充放电次数增大,电池表面活性物质逐渐减少,活性物质减少会导致电池容量下降;充放电过程中,随着充放电次数增多,界面活性物质重新组装成牢固可靠的电池结构,从而使电池更加耐用且安全。