鋰離子電池自從進(jìn)入市場以來,以其壽命長、比容量大、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn),獲得了廣泛的應(yīng)用。鋰離子電池低溫使用存在容量低、衰減嚴(yán)重、循環(huán)倍率性能差、析鋰現(xiàn)象明顯、脫嵌鋰不平衡等問題。然而,隨著應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展,鋰離子電池的低溫性能低劣帶來的制約愈加明顯。
據(jù)報(bào)道,在-20℃時(shí)鋰離子電池放電容量只有室溫時(shí)的31.5%左右。傳統(tǒng)鋰離子電池工作溫度在-20——+60℃之間。但是在航空航天、軍工、電動(dòng)車等領(lǐng)域,要求電池能在-40℃正常工作。因此,改善鋰離子電池低溫性質(zhì)具有重大意義。
制約鋰離子電池低溫性能的因素:
1、低溫環(huán)境下,電解液的黏度增大,甚至部分凝固,導(dǎo)致鋰離子電池的導(dǎo)電率下降。
2、 低溫環(huán)境下電解液與負(fù)極、隔膜之間的相容性變差。
3、 低溫環(huán)境下鋰離子電池的負(fù)極析出鋰嚴(yán)重,并且析出的金屬鋰與電解液反應(yīng),其產(chǎn)物沉積導(dǎo)致固態(tài)電解質(zhì)界面(SEI)厚度增加。
4、低溫環(huán)境下鋰離子電池在活性物質(zhì)內(nèi)部擴(kuò)散系統(tǒng)降低,電荷轉(zhuǎn)移阻抗(Rct)顯著增大。
對于影響鋰離子電池低溫性能因素的探討:
專家觀點(diǎn)一:電解液對鋰離子電池低溫性能的影響最大,電解液的成分及物化性能對電池低溫性能有重要影響。電池低溫下循環(huán)面臨的問題是:電解液粘度會(huì)變大,離子傳導(dǎo)速度變慢,造成外電路電子遷移速度不匹配,因此電池出現(xiàn)嚴(yán)重極化,充放電容量出現(xiàn)急劇降低。尤其當(dāng)?shù)蜏爻潆姇r(shí),鋰離子很容易在負(fù)極表面形成鋰枝晶,導(dǎo)致電池失效。
電解液的低溫性能與電解液自身電導(dǎo)率的大小關(guān)系密切,電導(dǎo)率大電解液的傳輸離子快,低溫下可以發(fā)揮出更多的容量。電解液中的鋰鹽解離的越多,遷移數(shù)目就越多,電導(dǎo)率就越高。電導(dǎo)率高,離子傳導(dǎo)速率越快,所受極化就越小,在低溫下電池的性能表現(xiàn)越好。因此較高的電導(dǎo)率是實(shí)現(xiàn)鋰離子蓄電池良好低溫性能的必要條件。
電解液的電導(dǎo)率與電解液的組成成分有關(guān),減小溶劑的粘度是提高電解液電導(dǎo)率的途徑之一。溶劑低溫下溶劑良好的流動(dòng)性是離子運(yùn)輸?shù)谋U?,而低溫下電解液在?fù)極所形成的固體電解質(zhì)膜也是影響鋰離子傳導(dǎo)的關(guān)鍵,且RSEI為鋰離子電池在低溫環(huán)境下的主要阻抗。
專家觀點(diǎn)二:限制鋰離子電池低溫性能的主要因素是低溫下急劇增加的Li+擴(kuò)散阻抗,而并非SEI膜。
那么,冬季如何正確對待鋰電池?
1、請勿在低溫環(huán)境下使用鋰電池
溫度對于鋰電池的影響還是很大的,溫度越低鋰電池的活性就越低,直接導(dǎo)致充放電效率大幅降低,所一般而言,鋰電池的工作溫度為-20度-60度之間。
當(dāng)溫度低于0℃時(shí),注意不要在室外充電,你充了也充不進(jìn)去,我們可以將電池拿到室內(nèi)進(jìn)行充電(注意,一定遠(yuǎn)離易燃物?。。。?dāng)溫度低于-20℃,電池會(huì)自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài),無法正常使用。所以北方尤為寒冷地方的用戶。
實(shí)在沒有室內(nèi)充電條件的,要充分利用電池放電時(shí)的余熱,停車后立即在陽光下充電,以增加充電量,并避免析鋰。
2、養(yǎng)成隨用隨充的習(xí)慣
冬季,當(dāng)電池電量過低時(shí),我們要做到及時(shí)充電,養(yǎng)成隨用隨充的好習(xí)慣,記住,永遠(yuǎn)不要按照正常的電池續(xù)航去預(yù)估冬季電池電量。
冬天鋰電池活性下降,非常容易造成過放過充,輕則影響電池使用壽命,重則引發(fā)燃燒事故。因此,冬天更要注意以淺放淺充的方式充電。特別需要指出的是,不要以一直充電的方式長時(shí)間停放車輛,避免過充。
3、充電時(shí)請勿遠(yuǎn)離切記不要長時(shí)間充電
不要為了圖方便,將車輛長期處于充電狀態(tài),做到充滿即拔就可以。冬季充電環(huán)境不要低于0℃,充電時(shí),不要離開太遠(yuǎn),以防突發(fā)情況發(fā)生,及時(shí)處理。
4、充電時(shí)使用鋰電池專用充電器
市場上充斥著大量的劣質(zhì)充電器,使用劣質(zhì)充電器會(huì)造成電池?fù)p壞,甚至引起火災(zāi)。不要貪圖便宜購買低價(jià)無保障產(chǎn)品,更不要使用鉛酸電池充電器;如果你的充電器不能正常使用,立即停止使用,切莫因小失大。
5、注意電池壽命,適時(shí)換新
鋰電池都有壽命,不同規(guī)格型號電池壽命不同,加上日常使用方式不當(dāng),電池的壽命幾個(gè)月到三年不等,如果車子出現(xiàn)斷電或是續(xù)航異常短,不能充電放電時(shí)候請及時(shí)聯(lián)系鋰電池維修人員處理。
6、留有余電好過冬
為了來年春天能正常使用車輛,如果長期不用電池,記得充入50%——80%的電量,并且從車上卸下存放,并做到定期充電,大概一個(gè)月一充。注意:電池存放一定要放在干燥的環(huán)境下哦。
7、正確放置電池
不要將電池浸入水中,或者使電池潮濕;不要將電池疊放超過7層,或者倒置電池方向。