如何提高磷酸铁锂离子电池的低温性能？
来源：宝鄂实业
2021-06-07 16:04
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针对磷酸铁锂离子电池，沃特玛对它低温特性影响因素做了比较详细的研究：一个是正极的影响，磷酸铁锂正极本身电子导电性比较差，另外比较容易出现极化，降低容量的发挥;第二个负极，负极这块重要是低温充电，因为它会影响到安全性问题;第三个是电解液这一块，可能低温下黏度会增大，锂离子迁移阻抗会增大;第四个就是粘结剂，现这个对电池的低温性能影响也是比较大的。
沃特玛整个思路是从正极、负极、电液、粘结剂四块提高磷酸铁锂离子电池的低温性能。
正极方面，现在都是纳米化，它的粒径、电阻力，AB平面轴长大小三方面会影响到整个电池低温的特性。通过三种工艺制备了磷酸铁锂，从我们整个制备的条件来讲，不同的磷酸铁锂工艺纳米化跟包覆，我们从AB面的轴长来看，AB面轴长的增大使得锂离子迁移通道会变大，将有利于提高电池倍率的性能。
不同工艺对正极也有不同的影响，100到200纳米粒径磷酸铁锂做出的电池低温放电特性比较好，在-20度可以释放94%，也就是粒径的纳米化缩短了迁移的路径，也提高了低温放电的性能，因为磷酸铁锂放电重要是跟正极有关。
从负极方面考虑充电特性，饶睦敏认为锂离子电池低温充电重要是负极影响，包括粒径大小还有负极的间距变化，选取了三种不同的人造石墨作为负极，来研究不同的层间距和粒径对低温特性的影响。从三种材料来看，层间距大的颗粒石墨，从阻抗来讲，本体阻抗和离子迁移阻抗比较小一点。
充电方面，饶睦敏认为在冬天低温下放电问题不大，重要是低温充电。因为在横流比方面，1C或者0.5C的横流比非常关键，到恒压要非常长时间，通过改进三种不同石墨的比较，发现其中一种在-20度充电恒流比有比较大的改善，从40%提高到70%多，层间距的增大，还有粒径的减小。
电解液这一块，在-20度，-30度下电解液结冰，黏度增大，形成性能恶化。电解液从三方面：溶剂，锂盐，添加剂。饶睦敏表示，通过实验我们发现溶剂对磷酸铁锂离子电池低温影响从70%多影响到90%多，有十几个点的影响;其次，不同锂盐对低温的充放电的特性有一定的影响。我们固定了溶剂体系和锂盐基础上，低温添加剂可以使放电容量从85%提高到90%，也就是说，整个电解液体系中，溶剂、锂盐还有添加剂都对我们的动力锂电池低温特性有一定的影响，包括其他的材料体系相同适用。
粘结剂方面，饶睦敏表示有三种，两种点状，一种线状的。-20度充放电情况下，两种点状大概做了70多到80的循环以后，整个极片是有粘结剂失效的现状，而采用线状的粘结剂不会存在这个问题。在整个体系上，从正极、负极、电解液到粘结剂的改善以后，我们在磷酸铁锂离子电池单体这块做得比较好的效果，一个是充电特性，-20、-30、-40度温度下0.5C充电恒流比可以达到62.9%，-20度温度下放电可以放出94%，这是倍率跟循环的一些特性。
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