锂电池低温性能受什么因素限制

来源：太阳成集团  日期：2019-09-10 09:42  浏览量：次

　　锂电池低温性能受什么因素限制？锂电池在低温环境下使用受到限制，除了因为放电容量会严重衰退外，低温下也不能对锂电池进行充电。低温充电时，电池石墨电极上的锂离子的嵌入和镀锂反应是同时存在的且相互竞争。

　　锂电池低温性能受什么因素限制？

　　一、正极材料

　　正极材料作为动力来源是影响锂电池低温性能的主要参数之一，目前市场上主流的材料体系是三元材料和磷酸铁锂材料，两种材料相比三元的低温性能更佳。磷酸铁锂低温性能差主要是因为其材料本身为绝缘体，电子导电率低，锂离子扩散性差，低温下导电性差，使得电池内阻增加，所受极化影响大，电池充放电受阻，因此低温性能不理想。

　　二、材料的结构、粒径及材料的类型

　　面密度越大，离子扩散距离和所受阻力也会增大，电极表面与电解液接触的固液界面到集流体的距离增加，在锂离子脱嵌时为保持电极电荷平衡同时迁移的电子在两者间传递的阻力也增大，使得电极电位与平衡电位的偏差程度更大，电池极化增大，其低温性能自然也不甚好。

　　三、电解液

　　电解液的材质及物化参数对锂电池低温性能有重要影响。电池低温下循环面临的问题是，电解液粘度增大，离子传导速度变慢，与外电路电子迁移速度不匹配，电池出现严重极化，充放电容量出现急剧降低。尤其是在低温充电的情况下，锂离子很容易在负极表面形成锂枝晶，导致锂电池失效。

　　四、SEI膜

　　低温环境下，锂电池负极的SEI膜增厚，SEI膜阻抗增大导致锂离子在SEI膜中的传导速率降低，最终锂离子电池在低温环境下充放电形成极化降低充放电效率。

　　制约锂离子电池低温性能的因素

　　低温环境下，电解液的黏度增大，甚至部分凝固，导致锂离子电池的导电率下降。

　　低温环境下电解液与负极、隔膜之间的相容性变差。

　　低温环境下锂离子电池的负极析出锂严重，并且析出的金属锂与电解液反应，其产物沉积导致固态电解质界面厚度增加。

　　低温环境下锂离子电池在活性物质内部扩散系统降低，电荷转移阻抗（Rct）显著增大。

　　锂电池低温造成的影响

　　1.低温下电解液的粘度增大，电导率降低；

　　2.电解液/电极界面膜阻抗和电荷转移阻抗增大；

　　3.锂离子电池在活性物质本体中的迁移速率降低.由此造成低温下电极极化加剧，充放电容量减小。

　　另外，低温充电过程中尤其是低温大倍率充电时，负极将出现锂金属析出与沉积，沉积的金属锂易与电解液发生不可逆反应消耗大量的电解液，同时使SEI膜厚度进一步增加，导致锂电池负极表面膜的阻抗进一步增大，电池极化再次增强，最将会极大破坏锂电池的低温性能、循环寿命及安全性能。

　　目前多因素影响着锂电池的低温性能，如正极的结构、锂离子在电池各部分的迁移速率、SEI膜的厚度及化学成分以及电解液中锂盐和溶剂的选择等。因此，改善锂离子电池低温性质具有重大意义。