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温度对磷酸铁锂电池有多大影响?

2023-12-18

    磷酸铁锂电池是一种常用的锂离子电池,其工作温度对其性能有着重要影响。本文将详细介绍磷酸铁锂电池的工作温度范围、温度对电池性能的影响以及如何合理控制电池的温度,以提高电池的使用寿命和性能。
    首先,磷酸铁锂电池的工作温度一般在-20°C至60°C之间。在这个温度范围内,电池的性能表现较为稳定,容量损失较小。超出这个温度范围,磷酸铁锂电池的性能会受到严重限制,甚至出现安全问题。特别是在极端温度下,电池的充放电效率会明显下降。

    其次,温度对磷酸铁锂电池性能的影响十分显著。在低温下,电池的内阻会增加,导致电能转化效率下降,放电容量减少,内部化学反应速率减缓。而在高温下,电池会更快地老化,容易出现电解液的挥发、电池膨胀、短路等问题,从而降低了电池的安全性和寿命。因此,合理控制电池的工作温度是保证电池性能和使用寿命的关键。

磷酸铁锂电池在0~-20℃温度下,放电容量分别相当于25℃温度下放电容量的88.05%、65.52%和38.88%;放电平均电压依次为3.134、2.963V和2.788V,一20℃放电平均电压比25℃时降低了0.431V。从上述分析可知,随着温度的降低,锂离子电池的放电平均电压和放电容量均有所降低,尤其当温度为-20℃时,电池的放电容量和放电平均电压下降较快。

低温对磷酸铁锂电池的正负极、电解液和粘接剂等都存在影响。比如,磷酸铁锂电池正极本身电子导电性比较差,低温环境下容易产生极化,从而降低电池容量;受低温影响,石墨嵌锂速度降低,容易在负极表面析出金属锂,如果充电后搁置时间不足而投入使用,金属锂无法全部再次嵌入石墨内部,部分金属锂持续存在负极的表面,极有可能形成锂枝晶,影响电池安全。

低温下,电解液黏度会增加,锂离子迁移阻抗也会随之增大;此外,在磷酸铁锂电池的生产工艺中,粘接剂也是一个非常关键的因素,低温对粘接剂的性能也会产生较大影响。不仅如此,磷酸铁锂电池在低温充电时,锂离子可能来不及嵌入石墨负极当中,从而析出在负极表面形成金属锂枝晶,这一反应会消耗电池中的可以反复充放电的锂离子、并大幅降低电池容量,析出的金属锂枝晶也可能会刺穿隔膜,从而影响安全性能。

磷酸铁锂电池的低温特性是由其材料特性决定的,很难改变。做过很多实验,不同材料锂电池的低温性能也有区别,现在最热火的磷酸铁锂是低温性能最差的,我们的产品在-10℃时放出容量为最大容量的89%,应该在业内已经是比较高的;在55℃下放出容量可达到95%,相对低温的衰减还是比较少的。

对磷酸铁锂电池来说,过度放电和过度充电对电池的容量都有损害。正确使用锂电池的方法,就是电量不满即可充,避免电量用完再充,避免过充。锂电池的最佳使用温度是0到35摄氏度。低温环境会降低锂离子的活性,电池放电能力变弱,使用时间缩短。如果锂电池处于低温环境的时间较短,这种损害只是暂时的,不会对电池容量产生损害。当温度回升之后,性能会恢复。

不过,如果磷酸铁锂电池长时间在低温环境下工作和充放电,电池阳极表面会析出金属锂,这个过程不可逆,会对电池容量造成永久损害。

以上就是温度对磷酸铁锂电池性能的影响,锂电池低温充电,有个确切的且不可接受的危害是锂单质沉积,循环寿命受损且热失控风险上升。