磷酸铁锂电池低温性能低劣原因大揭秘

来源：存能电气  日期：2019-02-28 13:06  浏览量：次

　　磷酸铁锂电池低温性能低劣原因大揭秘。磷酸铁锂电池低温性能差，其低温性能不能适应特殊低温天气或极端环境的缺点也愈发明显。低温条件下，铁锂电池的有效放电容量和都会有明显的下降。这是什么原因呢？且听存能电气小编缓缓道来。

　　磷酸铁锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解液组成。处于低温环境的锂电池存在着放电电压平台下降、放电容量低、容量衰减快、倍率性能差等特点。

　　磷酸铁锂电池低温性能低劣的原因：

　　1、生产环境

　　磷酸铁锂电池做为一个化工原料众多、工艺繁杂的高科技产品，其生产环境对温度、湿度、粉尘等都有很高的要求，如果没有控制到位，电池品质将出现波动。

　　2、导电性差、锂离子扩散速度慢

　　高倍率充放电时，实际比容量低，这个问题是制约磷酸铁锂电池产业发展的一个难点。磷酸铁锂之所以这么晚还没有大范围的应用，这是一个主要的问题。

　　3、材料方面的影响

　　磷酸铁锂正极本身电子导电性比较差，另外比较容易产生极化，降低容量的发挥；负极这块主要是低温充电，因为它会影响到安全性问题；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。

　　4、正极材料

　　正极材料的三维结构制约着磷酸铁锂电池的扩散速率，低温下影响尤其明显。研究发现磷酸亚铁锂电池与镍钴锰三元电池在－20℃的放电性能，发现磷酸铁锂电池在－20℃的放电容量只能达到常温容量的67.38％，而镍钴锰三元电池能够达到70.1％。

　　5、高熔点溶剂

　　由于锂电池电解液混合溶剂中存在高熔点溶剂，锂离子电池电解液在低温环境下黏度增大，当温度过低时会发生电解液凝固现象，导致磷酸铁锂电池在电解液中传输速率降低。

　　6、SEI膜

　　低温环境下，磷酸铁锂电池负极的SEI膜增厚，SEI膜阻抗增大导致锂离子在SEI膜中的传导速率降低，最终锂离子电池在低温环境下充放电形成极化降低充放电效率。

　　影响磷酸铁锂电池一致性的因素：

　　1）原材料的品质：特别是磷酸铁锂材料系新生事物，其制造设备、合成工艺都不安全成熟、品质易出现波动，导致电池产品一致性受到影响。

　　2）生产环境：磷酸铁锂电池做一个化工原料众多、工艺繁杂的高科技产品，其生产环境对温度、湿度、粉尘等都有很高的要求，如果没有控制到位，电池品质将出现波动。

　　3）制造设备：生产过程中手工的成分越少、设备自动化程度越高，锂电池一致性越好。

　　磷酸铁锂电池在低温下使用有哪些后果？

　　磷酸铁锂电池在低温环境下使用受到限制，除了因为放电容量会严重衰退外，低温下也不能对锂电池进行充电。在低温充电时，电池石墨电极上的锂离子的嵌入和镀锂反应是同时存在的且相互竞争。低温条件下锂离子在石墨中的扩散被抑制，电解液的导电率下降，从而导致嵌入速率降低而在石墨表面上会使镀锂反应更容易产生。

　　低温下正极材料活性降低，使得能够发生移动带来放电电流的锂离子数量下降，是容量下降的根本原因。

　　低温下，正负极材料中，带电离子的扩散运动能力变差，穿越电极与电解液的钝化膜变得困难，在电解液中传递的速度也降低，并且在传递过程中还会额外产生很多热量。锂离子到达负极以后，在负极材料内部的扩散也变得不顺畅。全部的过程，带电离子的运动都变得困难重重，在外部看来，就是电芯的内阻升高了。

　　低温性能限制了磷酸铁锂电池在电动汽车领域、军工领域及极端环境中的应用，开发低温性能优异的锂离子电池是市场的迫切需求。