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磷酸铁锂电池低温性能要如何提高?

2022-04-28 06:22:59

磷酸铁锂电池是一种使用磷酸铁锂(LiFePO4)作为正极材料,碳作为负极材料的锂离子电池,单体额定电压为3.2V,充电截止电压为3.6V~3.65V,磷酸铁锂电池在充电过程中,磷酸铁锂中的部分锂离子脱出,经电解质传递到负极,嵌入负极碳材料;同时从正极释放出电子,自外电路到达负极,维持化学反应的平衡。放电过程中,锂离子自负极脱出,经电解质到达正极,同时负极释放电子,自外电路到达正极,为外界提供能量,磷酸铁锂电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、安全性能好、自放电率小、无记忆效应的优点,但磷酸铁锂电池也有其缺陷如低温下磷酸铁锂电池性能较差,那磷酸铁锂电池低温性能要如何提高呢?


磷酸铁锂电池低温性能如何提高


磷酸铁锂电池提高低温性能我们从要正极、负极、充电、电液、粘结剂五块提高磷酸铁锂离子电池包的低温性能。


1、正极方面:现在都是纳米化,它的粒径、电阻力,AB平面轴长大小三方面会影响到整个电池低温的特性。不同工艺对正极也有不同的影响,100到200纳米粒径磷酸铁锂做出的电池低温放电特性比较好,在-20度可以释放94%,也就是粒径的纳米化缩短了迁移的路径,也提高了低温放电的性能,因为磷酸铁锂放电重要是跟正极有关。


2、负极方面:从负极方面考虑充电特性,锂离子电池低温充电重要是负极影响,包括粒径大小还有负极的间距变化,选取了三种不同的人造石墨作为负极,来研究不同的层间距和粒径对低温特性的影响。从三种材料来看,层间距大的颗粒石墨,从阻抗来讲,本体阻抗和离子迁移阻抗比较小一点。


磷酸铁锂电池


3、充电方面:锂离子电池包在冬天低温下放电问题不大,重要是低温充电。因为在横流比方面,1C或者0.5C的横流比非常关键,到恒压要非常长时间,通过改进三种不同石墨的比较,发现其中一种在-20度充电恒流比有比较大的改善,从40%提高到70%多,层间距的增大,还有粒径的减小。


4、电解液这一块,在-20度,-30度下电解液结冰,黏度增大,形成性能恶化。电解液从三方面:溶剂,锂盐,添加剂。溶剂对磷酸铁锂离子电池包低温影响从70%多影响到90%多,有十几个点的影响;其次,不同锂盐对低温的充放电的特性有一定的影响。我们固定了溶剂体系和锂盐基础上,低温添加剂可以使放电容量从85%提高到90%,也就是说,整个电解液体系中,溶剂、锂盐还有添加剂都对我们的动力锂电池低温特性有一定的影响,包括其他的材料体系相同适用。


5、粘结剂方面,20度充放电情况下,两种点状大概做了70多到80的循环以后,整个极片是有粘结剂失效的现状,而采用线状的粘结剂不会存在这个问题。在整个体系上,从正极、负极、电解液到粘结剂的改善以后,磷酸铁锂离子电池单体这块做得比较好的效果,一个是充电特性,-20、-30、-40度温度下0.5C充电恒流比可以达到62.9%,-20度温度下放电可以放出94%,这是倍率跟循环的一些特性。

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