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      低溫電池分類,鋰聚合物電池低溫性能怎么樣?

      來源:鋰聚合物電池???發布時間:2019-08-10 10:10:42??閱讀數:

        人類是一個恒溫動物,在遇到高于或者低于自身的環境溫度,就會非常不適應,這也就是我們常說的冷和熱。其實不光是人類,很多電子產品對環境溫度也是很畏懼的,比如“電池”這種東西,鋰聚合物電池對溫度其實是很敏感的,所以鋰電產品在很多低溫地區使用起來很不方便。鋰聚合物電池對于南方來則非常適合使用,南方溫度平衡,很少會出現低溫環境,所以,鋰聚合物電池的性能更能得到很好的發揮。

      鋰聚合物電池

        低溫鋰聚合物電池的工作溫度可在-20℃以下,同時可滿足鋰離子電池國標GB31241-2014《便攜式電子產品用鋰離子電池和電池組安全要求》或者國家軍用標準GJB4477-2002《鋰離子蓄電池組通用規范》要求。

        一、低溫鋰聚合物電池按放電性能分為:儲能型低溫鋰電池、倍率型低溫鋰電池

        儲能型低溫鋰電池被廣泛用于軍用平板電腦、傘兵裝置、軍用導航儀、無人機后備啟動電源、特種飛行儀器電源、衛星信號接收裝置、海洋數據監測設備、大氣數據監測設備、室外視頻識別設備、石油勘探檢測設備、鐵路沿線監測設備、電網室外監測設備、軍用保暖鞋、車載應急電源等;

        倍率型低溫鋰電池被用于紅外線激光裝備、強光型武警裝備、聲學武警裝備等。

        二、低溫鋰聚合物電池按應用領域分為:軍用低溫鋰電池、工業低溫鋰電池

        低溫鋰電池按使用環境可劃分如下:

        A、-20℃民用低溫鋰電池:-20℃電池0.2C放電占額定容量的90%以上;-30℃電池0.2C放電占額定容量的85%以上;

        B、-40℃特種低溫鋰電池:-40℃電池0.2C放電占額定容量的80%以上;

        C、-50℃極端環境低溫鋰電池:-50℃時電池0.2C放電占額定容量的50%以上;

        三、按鋰聚合物電池的使用環境分為三個系列:民用低溫電池、特種低溫電池、極端環境低溫電池,

        適應領域主要:

        軍工兵器、航空航天、彈載車載設備、極地科考、寒帶搶險、電力通信、公共安全、醫療電子、鐵路、船舶、機器人等領域。

        鋰離子電池低溫性能怎么樣?

        以電動客車上使用最多的磷酸鐵鋰電池為例,這種電池安全性高,單體壽命較長,但低溫性能比其他技術體系的電池略差。低溫對磷酸鐵鋰的正負極、電解液和粘接劑等都存在影響。比如,磷酸鐵鋰正極本身電子導電性比較差,低溫環境下容易產生極化,從而降低電池容量;受低溫影響,石墨嵌鋰速度降低,容易在負極表面析出金屬鋰,如果充電后擱置時間不足而投入使用,金屬鋰無法全部再次嵌入石墨內部,部分金屬鋰持續存在負極的表面,極有可能形成鋰枝晶,影響電池安全;低溫下,電解液黏度會增加,鋰離子遷移阻抗也會隨之增大;此外,在磷酸鐵鋰的生產工藝中,粘接劑也是一個非常關鍵的因素,低溫對粘接劑的性能也會產生較大影響。

        同樣是鋰電池,鈦酸鋰電池的耐低溫性能則比較優異。尖晶石結構的鈦酸鋰負極材料嵌鋰電位約1.5V,不會形成鋰枝晶,在充放電過程中體積應變小于1%。納米化的鈦酸鋰電池可大電流充放電,實現了低溫快充的同時又保障了電池的耐久性和安全性。比如,主打鈦酸鋰電池的銀隆新能源,其產品具備在-50-60℃的正常充放電能力。

        盡管以石墨為負極的鋰聚合物電池可以在-40℃下放電,但要在-20℃及更低溫度下實現常規電流充電則比較困難,這也是業內正在積極探索的一個領域。

        制約鋰聚合物電池低溫性能的因素

        正極結構

        正極材料的三維結構制約著鋰離子的擴散速率,低溫下影響尤其明顯。鋰聚合物電池的正極材料包括商品化的磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元材料、錳酸鋰、鈷酸鋰等,也包括處于開發階段的高電壓正極材料如鎳錳酸鋰、磷酸鐵錳鋰、磷酸釩鋰等。不同正極材料具有不同的三維結構。

        高熔點溶劑

        由于電解液混合溶劑中存在高熔點溶劑,鋰聚合物電池電解液在低溫環境下黏度增大,當溫度過低時會發生電解液凝固現象,導致鋰離子在電解液中傳輸速率降低。

        鋰離子擴散速率

        低溫環境下鋰離子在石墨負極中的擴散速率降低。研究了石墨負極對鋰離子電池低溫放電性能的影響,提出低溫環境下鋰離子電池的電荷遷移阻抗增大,導致鋰離子在石墨負極中的擴散速率降低是影響鋰離子電池低溫性能的重要原因。

        SEI膜

        低溫環境下,鋰聚合物電池負極的SEI膜增厚,SEI膜阻抗增大導致鋰離子在SEI膜中的傳導速率降低,最終鋰聚合物電池在低溫環境下充放電形成極化降低充放電效率。

        最后,諾信電子提醒大家,盡量避免鋰聚合物電池在低溫環境下充放電。當電池必須在低溫下使用時,則需要盡可能選擇小電流(即慢充)對鋰聚合物電池進行充電,并在充電后對鋰聚合物電池進行充分擱置,從而保證負極析出的金屬鋰能夠與石墨反應,重新嵌入到石墨負極內部。

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