鋰離子電池自從(cong)進入市場以來,以其壽命長、比容量大、無記憶效(xiao)應(ying)(ying)等優(you)點,獲得了廣(guang)泛(fan)的應(ying)(ying)用(yong)。鋰(li)離子電池(chi)低(di)溫(wen)使(shi)用(yong)存在(zai)容量低(di)、衰減嚴重、循環倍率性能差、析鋰(li)現(xian)象明顯(xian)、脫嵌鋰(li)不平衡等問題。然而,隨(sui)著應(ying)(ying)用(yong)領域不斷拓展,鋰(li)離子電池(chi)的低(di)溫(wen)性能低(di)劣帶來的制約愈(yu)加(jia)明顯(xian)。
據報道,在(zai)-20℃時鋰離子電池放電容量只有室溫時的31.5%左右。傳統鋰離子電池工作溫度在-20~+55℃之間。但是在航空航天、軍工、電動車等領域,要求低溫鋰(li)電(dian)池能在(zai)-40℃正(zheng)常工作(zuo)。因此,改善鋰(li)離子電(dian)池低溫性質具(ju)有重大意(yi)義。
制(zhi)約鋰離子電池(chi)低溫(wen)性能的因素
低(di)溫環(huan)境下,電(dian)解液(ye)的(de)黏度增大,甚至(zhi)部(bu)分(fen)凝固(gu),導致鋰離(li)子電(dian)池的(de)導電(dian)率下降。
低溫環境(jing)下電(dian)解液與(yu)負極、隔(ge)膜(mo)之間(jian)的相(xiang)容性(xing)變差。
低(di)溫環境下(xia)鋰離子(zi)電(dian)池的負極析出鋰嚴重,并且析出的金屬鋰與電(dian)解(jie)液反(fan)應,其產物沉積(ji)導致固(gu)態電(dian)解(jie)質界面(SEI)厚度增加(jia)。
低溫環(huan)境下(xia)鋰離(li)子電池在活性物質內部擴(kuo)散(san)系統(tong)降低,電(dian)荷轉移阻抗(Rct)顯著增大。電(dian)解液對(dui)鋰(li)離(li)子電(dian)池(chi)低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)能的(de)影響最(zui)大(da),電(dian)解液的(de)成分(fen)及物化性(xing)能對(dui)電(dian)池(chi)低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)能有(you)重(zhong)要影響。電(dian)池(chi)低(di)(di)溫(wen)(wen)下循環(huan)面臨的(de)問題是:電(dian)解液粘度會變(bian)大(da),離(li)子傳(chuan)導速度變(bian)慢,造成外(wai)電路電子遷移(yi)速度不匹配,因(yin)此電池出(chu)現(xian)嚴重極(ji)化,充(chong)放電容量出(chu)現(xian)急(ji)劇降低。尤(you)其當低溫充(chong)電時,鋰離子很容易在負(fu)極(ji)表面形成鋰枝晶,導致(zhi)電池失效。