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那么温度对锂电池究竟有着怎样的影响呢?

来源:宝鄂实业    2019-08-07 18:52    点击量:
根据相关资料,温度对锂离子电池的影响主要集中在以下几个方面:
1.容量衰减,温度的变化直接影响锂电池内部材料的性质和结构,进而影响锂电池容量的变化;温度越高内部材料的临界失效越严重,电池的容量衰减也越快。
 
2.热失控,在锂电池工作过程中因为锂电池自身的热阻效应,会产生发热现象,如果不能很好的对这种热效应进行处理,大量热量会积聚在电池内部,诱发有害化学反应的增加,进而引起连锁反应使电池的发热现象失去控制,严重时会引起电池鼓包甚至爆炸。
 
3.低温特性,低温状态下,锂电池内部的导电介质受到影响,其导电能力受到削弱,放电过程中电极两端的能量交换效率降低而充电过程中的效率受低温的影响并不十分明显,因此会产生过充现象导致电极附近出现锂枝晶现象,进而影响锂电池的各项性能指标,严重时甚至刺破隔膜造成短路引起火灾或爆炸。
 
锂离子电池的最佳温度区间、工作温度区间和可承受温度区间分别为10~35℃、-20~45℃和-40℃~60℃。10~35℃这一温度区间为锂电池的理想工作状态。在-20~45℃区间内锂电池寿命衰减较小,仍能够正常工作。然而,当温度在-20~-40℃内时,电解液可能会凝固,阻碍锂离子的流动,导致阻抗增加,电池容量明显下降。当温度超过60℃时,锂离子的化学特性开始变得越来越不稳定,电池内部有害化学反应速率较高,可能会破坏电池,严重时会发生事故。
 
为了使锂电池电动汽车的安全性得到充分的保障,如何对锂电池热效应进行有效的控制成为一个不可忽视的问题。在探索如何处理锂电池热效应的过程中,科研工作者和工程师们不断贡献自己的智慧,开拓出多种多样的方式。
 
如何对锂电池进行有效的热控制呢?总体的思路是从源头开始,贯穿整个产业链,在每个细节都尝试进行控制。从电池机理上入手的探索思路是开发新的电极材料和介质材料,使用更高效、稳定的材料进行锂电池的生产开发,从源头保证锂电池的安全应用。然而当前的科研工作还不能很好的满足生产生活需要,如何在现有的产业基础上对锂电池进行安全优化便成为焦点。
 
目前主流的锂电池热管控方式主要分为以下几种:空气冷却、液体冷却、热管冷却、基于相变材料的冷却方式。这四种锂电池的热管控方式各有特点。
 
空气冷却主要是以空气为介质进行热交换,通过空气的流通来对发热的锂电池组进行降温处理,根据空气流动的方向和制冷结构布局,可以将空气冷却方式简单的分为串行和并行两种冷却方式。按照空气的驱动方式又可以分为自然通风和强制通风。空气冷却的热控制方式具有结构简单、轻便、寿命长、可靠性高、成本低等特点,然而空气的比热容较低,空气冷却难以处理大量的热量,因此其应用具有一定的局限。早期的电动汽车多选用这种技术。
 
液体冷却是以液体作为导热介质进行的热量控制方式。根据是否与电池接触,可以分为非接触式和非接触式;根据液体流动的驱动方式可以分为主动式冷却和被动式冷却;根据液体的流动通道又可以分为管式液冷、板式液冷。与空气冷却的方式相比,液冷系统的结构复杂、成本较高。但是相交于空气,液体导热介质的比热容有着更大的调整空间,其散热效率和散热速度也更可观。目前电动汽车主要应用液体冷却系统来进行锂电池热管控。
 

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