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电池知识

电池在冬天的使用时间为什么比夏天短呢?是什么原因造成的?

来源:宝鄂实业    2019-05-16 22:13    点击量:
被某帅锅邀请而来。作为前锂电池正极材料的实验员
电池在工作时,内部要发生反应,温度低的时候,充放电的电化学反应活性差,表现为:
温度影响离子扩散速度,温度越低,离子扩散速度越慢;
温度影响电池内阻,温度低电池的内阻相对较高;
温度影响电池隔膜的通透性,温度越低,电池隔膜通透性越差。
目前尚未有有效方法解决温度对电池性能影响的有效方法。

我是搞锂电池的,铅酸镍镉镍氢都不是很了解。
对于锂电池来说,目前业内尚未有明确的理论支撑其各温度性能下的内阻、放电平台、寿命、容量等必然联系,相关的计算公式和数学模型还在摸索阶段。大体上,锂电池对0-40℃这个区间的温度并不敏感,然而一旦温度超过这个区间,寿命和容量就会打折扣。
具体的非要定量现在还没有办法,因为锂电池活性太高,一致性也是最大的问题,即使同一批次、同种材料、同种工艺的产品,性能也会有很大区别。
做过很多实验,不同材料锂电池的低温性能也有区别,现在最热火的磷酸铁锂是低温性能最差的,我们的产品在-10℃时放出容量为最大容量的89%,应该在业内已经是比较高的;在55℃下放出容量可达到95%,相对低温的衰减还是比较少的。这还是送检产品,大家懂的,质量相对流水线正常产品要高很多。
相对来说,锰酸锂、钴酸锂和三元产品的低温性能要好一些,但是也有限;而牺牲的是高温性能。悄悄吐槽一句,现在业内吹磷酸铁锂安全性能高,高温性能好,其实是电池活性没有上述三种高,相对安全一些。整体性能还是不如锰锂或三元的。
所以,锂电池在冬天使用时间是必然比夏天短的。
顺便提一句,锂电池在冬天最好不要充电呀。由于低温,负极上嵌套的锂离子会产生离子结晶,直接刺穿隔膜,一般情况下就造成微短路了影响寿命和性能,严重的嘛,bang!所以有人反映冬天锂电池充电充不进去,部分带了电池管理系统的是由于产品保护了,还有的他就是由于质量问题充不进去的。据称ATL(国内龙头,刚拿了苹果的份额)的产品也出现过此类情况。

电池对外供电就是一个化学反应,所有的化学反应都会受到温度的影响。

根据Arrhenius方程:k=Ax^{\frac{-Ea}{RT} }


对于活化能>0的反应,随着温度的降低,反应速率降低。

从电化学的角度考虑更直接,根据Nernst方程:

对于任意电池反应aA+bB=cC+dD

其电极电势E=E^{\Theta }-\frac{RT}{nF} ln\frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}

因此,温度越低,电极电势越低。