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低温环境下会给锂离子电池充电造成什么影响

   次浏览   钜大LARGE   2021-08-03

低温环境下会给锂离子电池充电造成什么影响?常规锂离子电池的工作温度是-20℃-60℃,采用特殊材料做的低温锂离子电池可以在-40℃高寒环境中放电。但是电压和容量会降低。锂电池低温禁充电原因有可能导致不可逆损坏、加速金属锂沉积,穿刺隔膜。


锂离子电池通过Li+在正负极之间的迁移实现储能和放电,然而Li+在正负极之间迁移受到温度很大的影响,特别是低温下由于正负极的动力学条件变差,以及电解液粘度上升,电导率下降等因素会导致锂离子电池性能急剧下降,导致锂离子电池低温无法放电,更为严重的是低温充电极易导致负极析锂,不但会造成电池容量极速衰降,还会造成严重的安全隐患。


editor1598595915225949.jpg低温锂离子电池因具有质量轻,比能量高及寿命长等优点得到广泛应用,低温锂电池是一种采用特殊材料及工艺制成的,适合于零下的寒冷环境使用。一般都要求在-40度左右环境下正常工作,放电容量保持在80%以上,最低工作温度可达到-50℃。


低温充电电池

三元、磷酸铁锂体系

-20℃低温0.5C充电,且充放电循环300周以上;

-40℃低温0.2C充电,且充放电循环300周以上。


低温放电电池

三元、磷酸铁锂体系

-40℃高倍率5C持续放电,80%以上容量保持率;

-50℃低温放电,75%以上容量保持率。


低温环境下会给锂离子电池充电造成什么影响?


低温环境下锂电池充电有一定的风险。因为随着温度的降低,石墨负极的动力学特性进步一变差,充电过程中,负极的电化学极化明显加剧,析出的金属锂容易形成锂枝晶,穿破隔膜并导致正负极短路。尽量避免锂离子电池在低温下充电。


由于低温,负极上嵌套的锂离子电池会产生离子结晶,直接刺穿隔膜,一般情况下就造成微短路了影响寿命和性能,严重的可能爆炸!


根据专家的研究:锂电池短时间在低温环境下使用,或者温度不够低的情况下,只会暂时影响锂离子电池的电池容量,但不会造成永久伤害。但是如果长时间在低温环境中使用,或者在-40℃超低温环境中,锂离子电池可能会被“冻坏”造成永久损害。


锂离子电池低温使用存在容量低、衰减严重、循环倍率性能差、析锂现象明显、脱嵌锂不平衡等问题。然而,随着应用领域不断拓展,锂离子电池的低温性能低劣带来的制约愈加明显。在航空航天、特种设备、电动车等领域,要求电池能在-40℃正常工作。因此,改善锂离子电池低温性质具有重大意义。


对于锂电池来说,目前业内尚未有明确的理论支撑其各温度性能下的内阻、放电平台、寿命、容量等必然联系,相关的计算公式和数学模型还在摸索阶段。大体上,锂电池对0-40℃这个区间的温度并不敏感,然而一旦温度超过这个区间,寿命和容量就会打折扣。


不同材料锂电池的低温性能也有区别,现在最热火的磷酸铁锂是低温性能最差的,我们的产品在-10℃时放出容量为最大容量的89%,应该在业内已经是比较高的;在55℃下放出容量可达到95%,相对低温的衰减还是比较少的。


在低温情况下对锂离子电池充电,会在电池阳极表面析出金属锂,而且这个过程不可逆。这样就会对电池造成永久损害,降低锂电池的安全性。

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