分析正极、负极材料和电解液对锂电池低温性能的影响
来源：宝鄂实业
2019-12-27 22:52
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正极、负极材料和电解液对锂电池低温性能的影响。锂电池主要由正极材料、负极材料、膜和电解质组成。低温环境下锂离子电池具有放电电压平台低、放电容量小、容量衰减快、倍增器性能差的特点。目前,许多因素影响锂电池的低温性能,如正电极的结构,锂离子的迁移速度在每个电池的一部分,SEI膜的厚度和化学成分,以及电解质锂盐和溶剂的选择。
锂电池因其高比能和功率密度、长循环寿命、环保等优点，已广泛应用于消费电子、电动汽车和储能领域。锂离子电池作为新能源汽车的动力源，在实际应用中还存在许多问题。例如，在低温条件下，能量密度明显降低，循环寿命受到影响，这也严重限制了锂离子电池的使用规模。
锂电池低温。JPG
影响锂电池低温性能的主要因素
1. 低温时，锂电池电解液粘度增大，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.锂离子在活性物质体内的迁移率降低，导致电极极化加剧，低温充放电能力下降。
此外,低温充电过程,特别是低温和消极的大型充电率将出现锂金属沉淀和沉积,沉积金属锂与电解液消耗大量的不可逆反应液态电解液,同时使SEI膜厚度增加,从而进一步提高锂电池阴极表面膜的阻抗,电池极化增加,其中大部分会极大地损害锂离子电池的低温性能、循环寿命和安全性能。
一、阴极材料的改进
负极材料是制造锂电池的关键材料之一，其性能直接影响电池的各项指标，材料的结构对锂离子电池的低温性能有着重要的影响。采用导电性优异的材料对活性材料本体进行表面涂覆，可以提高正极材料界面的导电性，降低界面阻抗，减少正极材料与电解质之间的副反应，稳定材料结构。
在材料体中加入Mn、Al、Cr、Mg、F等元素，增加材料的层间距，提高Li+在体内的扩散速率，降低Li+的扩散阻抗，从而提高电池的低温性能。磷酸亚铁锂电池阴极材料的变化从磷酸亚铁锂磷酸铁阶段阶段慢慢在充电过程中比在放电过程中,虽然铬掺杂可以促进磷酸铁相的相变磷酸亚铁锂阶段在放电过程中,以提高磷酸铁锂的效率性能和低温性能。
电解液
电解质作为锂电池的重要组成部分，不仅决定了锂离子在液相中的迁移速率，而且参与了SEI膜的形成，对SEI膜的性能起着至关重要的作用。在低温下，电解液粘度增大，电导率降低，SEI膜阻抗增大，与正极、负极材料的相容性变差，使电池的能量密度和循环性能大大恶化。
目前，通过电解液改善低温性能有两种方法:
通过优化溶剂组成和使用新型电解质盐，提高了电解质的低温电导率。
采用新型添加剂改善了SEI膜的性能，使其在低温下易于Li+的导电。
综上所述，电解质的电导率和成膜阻抗对锂离子电池的低温性能有重要影响。对于低温电解液，应优化溶剂体系、锂盐和添加剂。对于电解液的溶剂，应选择熔点低、粘度低、介电常数高的溶剂体系。线性羧酸盐类溶剂具有良好的低温性能，但它们的低温性能较差
