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48V磷酸鐵鋰電池組低溫性能怎麼樣?


存能電氣V磷酸鐵鋰電池組低溫性能怎麼樣?影響磷酸鐵鋰電池組低溫性能的因素有哪些?如何提高V磷酸鐵鋰電池組的低溫性能?眾所周知,鋰電池的高溫性能很出色,但是低溫性能比較差,低溫環境下...

- 2018年12月18日14時53分
- 科學文摘 / 存能電氣

存能電氣

48V磷酸鐵鋰電池組低溫性能怎麼樣?影響磷酸鐵鋰電池組低溫性能的因素有哪些?如何提高48V磷酸鐵鋰電池組的低溫性能?眾所周知,鋰電池的高溫性能很出色,但是低溫性能比較差,低溫環境下容易產生極化,從而降低電池容量。針對48V磷酸鐵鋰電池組,存能電氣行業專家對它低溫特性影響因素做了比較詳細的研究,請接著往下看。

48V磷酸鐵鋰電池組低溫性能怎麼樣?


磷酸鐵鋰電池比能量低,低溫性能極差,低溫千萬不能充電,標稱電壓:3.2V,安全性能極好,到目前為止還沒有低溫性能比較好的鐵鋰電池。磷酸鐵鋰電池組有一個致命性的缺點,那就是低溫性能較差,即使將其納米化和碳包覆也沒有解決這一問題。在這種狀況下,設備根本就無法啟動工作。處於低溫環境的鋰離子電池存在著放電電壓平台下降、放電容量低、容量衰減快、倍率性能差等特點。

影響磷酸鐵鋰電池組低溫性能的因素有哪些?

◆正極結構

正極材料的三維結構制約著磷酸鐵鋰電池組的擴散速率,低溫下影響尤其明顯。磷酸鐵鋰電池在-20℃的放電容量只能達到常溫容量的67.38%,而鎳鈷錳三元電池能夠達到70.1%。錳酸鋰電池在-20℃的放電容量可以達到常溫容量的83%。

◆高熔點溶劑

由於電解液混合溶劑中存在高熔點溶劑,磷酸鐵鋰電池電解液在低溫環境下黏度增大,當溫度過低時會發生電解液凝固現象,導致鋰離子在電解液中傳輸速率降低。


◆鋰離子擴散速率

低溫環境下鋰電池在石墨負極中的擴散速率降低。鋰電池在石墨負極中的擴散速率降低是影響鋰離子電池低溫性能的重要原因。

◆SEI膜

低溫環境下,磷酸鐵鋰電池組負極的SEI膜增厚,SEI膜阻抗增大導致鋰離子在SEI膜中的傳導速率降低,最終鋰離子電池在低溫環境下充放電形成極化降低充放電效率。

如何提高48V磷酸鐵鋰電池組低溫性能?

我們從正極、負極、電液、粘結劑四塊提高48V磷酸鐵鋰電池組的低溫性能。

●正極方面,現在都是納米化,它的粒徑、電阻力,AB平面軸長大小三方面會影響到整個電池低溫的特性。不同工藝對正極也有不同的影響,100到200納米粒徑磷酸鐵鋰電池低溫放電特性比較好,在-20度可以釋放94%,也就是粒徑的納米化縮短了遷移的路徑,也提高了低溫放電的性能,因為磷酸鐵鋰放電主要是跟正極有關。

●從負極方面考慮充電特性,磷酸鐵鋰電池組低溫充電主要是負極影響,包括粒徑大小還有負極的間距變化,選取了三種不同的人造石墨作為負極,來研究不同的層間距和粒徑對低溫特性的影響。從三種材料來看,層間距大的顆粒石墨,從阻抗來講,本體阻抗和離子遷移阻抗比較小一點。


●充電方面,鋰電池包在冬天低溫下放電問題不大,主要是低溫充電。因為在橫流比方面,1C或者0.5C的橫流比非常關鍵,到恆壓需要非常長時間,通過改進三種不同石墨的對比,發現其中一種在-20度充電恆流比有比較大的改善,從40%提高到70%多,層間距的增大,還有粒徑的減小。

●電解液這一塊,在-20度,-30度下電解液結冰,黏度增大,形成性能惡化。電解液從三方面:溶劑,鋰鹽,添加劑。溶劑對磷酸鐵鋰電池組低溫影響從70%多影響到90%多,有十幾個點的影響;其次,不同鋰鹽對低溫的充放電的特性有一定的影響。我們固定了溶劑體系和鋰鹽基礎上,低溫添加劑可以使放電容量從85%提高到90%,也就是說,整個電解液體系中,溶劑、鋰鹽還有添加劑都對我們的動力電池低溫特性有一定的影響,包括其他的材料體系一樣適用。

●粘結劑方面,20度充放電情況下,兩種點狀大概做了70多到80的循環以後,整個極片是有粘結劑失效的現狀,而採用線狀的粘結劑不會存在這個問題。在整個體系上,從正極、負極、電解液到粘結劑的改善以後,48V磷酸鐵鋰電池組單體這塊做得比較好的效果,一個是充電特性,-20、-30、-40度溫度下0.5C充電恆流比可以達到62.9%,-20度溫度下放電可以放出94%,這是倍率跟循環的一些特性。

磷酸鐵鋰電池和鉛酸電池哪個低溫性能好?

鉛酸電池是傳統汽車上的啟動電池,安全性,穩定性,耐高/低溫等都上百年的技術沉澱了。

磷酸鐵鋰電池是近些年出的新能源電池,主要是用作動力電池,即電動汽車的能源電源,各方面性能現在還不好評價, 但是想用這種鋰電池來作為啟動電池,還是有一定的風險的,因為它的穩定性和耐高溫性都不如傳統的鉛酸電池好。

以上48V磷酸鐵鋰電池組低溫性能的描述,以及影響磷酸鐵鋰電池組低溫性能的因素,磷酸鐵鋰電池雖然低溫性能差,但還是有很多其他優勢的。如果體積小、能量密度高、使用壽命長、環保、快速充電等,將來磷酸鐵鋰電池UPS將會應用在更多領域,低溫性能也會逐漸突破。


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