锂电池低温性能恶化怎样应对？
来源：宝鄂实业
2020-03-17 17:57
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锂电池低温性能劣化，如何处理
冬季电动车的电池寿命明显下降，一辆普通的电动车，即使不打开空调，100公里的耗电量也会达到15kWh以上，用户体验也不上心。从微观上看，低温降低了正极和负极数据的活度，降低了电解质的电导率。在微观尺度上，提出了容量减小、内阻增大、放电功率减小等一系列研究成果。
锂电池在低温环境下的使用是有限的，除了放电能力会严重下降外，低温下锂电池无法充电。在低温充电过程中，锂离子在电池石墨电极上的插层与锂离子镀层的反应相互竞争，共同存在。低温时，锂离子在石墨中的弥散被抑制，电解质的电导率降低，包埋率降低。低温下锂离子电池寿命下降的主要原因是锂离子内部阻抗的增加和锂离子的析出引起的容量衰减。
1. 低温对电池放电容量的影响
容量是锂电池最重要的参数之一。其尺寸随温度变化曲线如图所示。下图是磷酸铁锂电池的放电曲线。磷酸铁锂电池的充电停止电压为3.65±0.05v，放电停止电压为2±0.05v。这两条曲线分别是电池在不同温度下放电的温度容量曲线，分别为0.1c和0.3c。值得注意的是，容量随着温度的升高而逐渐增大。20℃的容量仅相当于15℃容量的60%左右。除容量外，电池开路电压随温度降低。我们都知道，电池中的能量是容量和终端电压的乘积，当这两个倍率都下降时，电池中的能量必然是这两个下降效应的叠加。
低温下正极数据活度的降低导致锂离子数量的减少，锂离子运动产生放电电流，这是容量降低的根本原因。
电池在不同温度和放电速率下的放电容量
2. 低温对电池内阻的影响
锂电池的温度与电阻的关系如下图所示。不同的曲线代表了电池本身不同的电量。在任何充电情况下，电池的内阻随温度的降低而显著增大。电荷越低，内阻越大，且随温度变化趋势不变。
在较低的温度下,在正负电极数据中,带电离子的扩散运动变得更糟的是,很难穿过钝化膜电极和电解质,电解质的传播速度也减少,将会有很多额外的热量在传输过程中。锂离子到达负极后，在负极数据上的弥散也变得不平滑。在所有这些过程中，带电离子的运动变得困难，从外面看，细胞的内阻增加了。
内阻、SOC与温度的关系
3.低温对电池充放电功率的影响
下面的曲线是充电功率随温度变化的曲线。我们可以观察到-20℃时的充电功率仅为15℃时的65%。这里是电源，低温充电损坏很严重，这里就不讨论了。低温使电化学层功能发生变化，内阻明显增大。在放电过程中，大量电能消耗在内阻热中。我们观察到的库仑功率减小了。当一辆电动汽车在行驶时，它的电池寿命(看起来很像)在低温下似乎更短。
