如何提高磷酸铁锂电池包的低温性能？锂电池为什么不抗冻？
来源：宝鄂实业
2019-07-20 10:27
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我们从正极、负极、电液、粘结剂四块提高磷酸铁锂电池包的低温性能。
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。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，因为磷酸铁锂放电主要是跟正极有关。
从负极方面考虑充电特性，锂电池低温充电主要是负极影响，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，锂电池包在冬天低温下放电问题不大，主要是低温充电。因为在横流比方面，1C或者0．5C的横流比非常关键，到恒压需要非常长时间，通过改进三种不同石墨的对比，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。溶剂对磷酸铁锂电池包低温影响从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电池低温特性有一定的影响，包括其他的材料体系一样适用。”
粘结剂方面，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，磷酸铁锂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
据了解，锂离子电池的工作原理是内部的电解质通过化学反应的变化，在正负极出现电势差从而产生电流。在低温环境下电解质移动得相当慢，从而影响锂离子在正负极之间的转移活性，导致电池充放电性能下降。简单地说，在低温环境下，并不是锂电池真的没电了，而是有电却不能正常释放出来。有分析数据称，普通的锂电池在零摄氏度时，其容量会减少20%，当达到零下10摄氏度时，容量可能只有一半左右。
按照苹果官方给出的数据，iPhone的理想使用温度带介于16℃至22℃之间，可以正常使用的温度区间是0℃至35℃，而可以存放的温度范围是-20℃至45℃。记者查看了其他一些手机产品的说明书，对温度的要求也和iPhone一样，包括相机，也都要求在0℃至35℃之间使用。低于0℃或者高于35℃，都有可能出现无法正常使用的情况。
从网友反馈的情况来看，似乎手机被冻关机更多地发生在iPhone身上，其他手机如安卓手机看起来比苹果更“抗冻”一些。有手机硬件技术人士告诉记者，iPhone手机更怕冻并不能说明iPhone在做工上不如其他手机。事实上，iPhone在低温下会自动关机，并不是电池达到了无法工作的温度，而是为了防止因为低温对手机电池和其他硬件造成损坏，厂商设定当温度低于一定值时，手机会进行自动关机保护，因为锂电池的非工作状态对温度的要求范围要比工作状态下温度要求范围更大。多数其他手机并没有类似的低温保护设置，因此看起来对低温并没有iPhone那么敏感。
