低温锂离子电池内部加热
来源：宝鄂实业
2020-01-21 22:58
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内部加热
与外部加热相比，内部加热具有更快的加热速度和更高的升温速率。因此，对锂离子电池进行内部加热的方法也受到了广泛的关注。但是，内部加热的控制机制比较复杂，一些内部加热方式仍然存在一定的安全风险。内部加热方法可分为两类:自加热和电流激励。下表是几种常用的内加热方式的比较。
1. 自动加热方法
从上表可以看出，自热法在升温速率上具有绝对优势。这种方法是把一个镍箔放在电池里面，然后把电池外面的极柱拉出来，通过外部电路来控制电池的加热。实验表明，电池在-30℃至0℃加热时，该方法的升温速率可达60℃/min，仅消耗5.5%的能量。
为了减少电池内部的温度梯度在加热的过程中,可以加入更多的镍箔的电池片内加热,研究表明,电池内部加入镍箔的两块电池从- 20℃到0℃升温速率增加到96℃/分钟,能耗仅为2.9%,和单一一块一块倪在相同条件下加热速度只能达到60℃/分钟,需要消耗4.1%的电力。由此可见，多片Ni芯片不仅可以有效降低电池内部的温度梯度，还可以有效提高电池的升温速度。
2. 外电流励磁法
该方法可分为直流预热法、交流预热法和脉冲预热法。
3.直流预热方法
该方法是将直流放电电流直接施加到电池上，通过放电过程中产生的热量对电池进行加热。Qu等人证明，这种对18650电池进行预热的方法可以实现4.29℃/min的升温速率(8、9.5和11A放电)。但是，为了满足快速升温的要求，这种方法需要使用大电流放电，此时电池具有较大的极化，因此会导致电池容量衰减率的增加。研究表明，在这种预热模式下，电池的循环寿命可能只有81倍左右。
4. Ac预热方法
交流电加热方法是两端施加交流电(ac)的电池,使用锂离子电池内部阻抗电池加热,因为交流电(ac)的方向的快速变化,以避免直流大电流放电的加热过程失败的电池容量,同时与直流加热方式相比,通信的升温速度更快，效率也更高。研究表明，增加交流电流，降低交流频率，可以有效地提高交流加热效率。
5. 脉冲电流预热法
脉冲电流预热是利用锂离子电池内部的大电流断续放电和欧姆阻抗产生的热量对锂离子电池进行预热的一种方法。空气预热相比,脉冲放电的预热方式可以实现更加统一的电池内温度分布(温度梯度小于2℃),有效降低电池内部温度梯度的能力造成的故障问题,但这样的电池预热,需要添加一个电池组内部放电电路,导致电池成本的增加,所以这种预热方式目前仍停留在实验室阶段,没有商业应用。
