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溫度對磷酸鐵鋰電池有什么影響?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2022年05月19日  

一、單體(模組)常溫循環(huán)匯總


常溫測試電池的循環(huán)壽命可以看出,磷酸鐵鋰離子電池的長壽命優(yōu)勢,目前做到3314個循環(huán),容量保持率依然在90%,而達到80%的壽命終止可能要做到4000次左右。


1、單體循環(huán)


目前已完成:3314cyc,容量保持率為90%。


受電芯的加工工藝和模組的成組工藝影響,電池在PACK完成后其中的不一致性已經(jīng)形成,工藝越精湛成組的內阻越小,電芯間的差異性越小。以下模組的循環(huán)壽命是目前大部分磷酸鐵鋰能做到的基本數(shù)據(jù),這樣在使用過程中就要BMS對電池組定期進行均衡,減小電芯間差異,延長使用壽命。


2、模組循環(huán)


目前已完成:2834cyc,容量保持率為67.26%。


二、單體高溫循環(huán)匯總


高溫工況下加速電池的老化壽命。


1、單體充放電曲線


2、高溫循環(huán)


高溫循環(huán)完成1100cyc,容量保持率為73.8%。


三、低溫對充放電性能影響


電池在0~-20℃溫度下,放電容量分別相當于25℃溫度下放電容量的88.05%、65.52%和38.88%;放電平均電壓依次為3.134、2.963V和2.788V,一20℃放電平均電壓比25℃時降低了0.431V。從上述分析可知,隨著溫度的降低,鋰離子電池的放電平均電壓和放電容量均有所降低,尤其當溫度為-20℃時,電池的放電容量和放電平均電壓下降較快。


從電化學角度分析,溶液電阻、SEI膜電阻在整個溫度范圍內變化不大,對電池低溫性能的影響較小;電荷傳遞電阻隨溫度的降低而顯著新增,且在整個溫度范圍內隨溫度的變化都明顯大于溶液電阻和SEI膜電阻。這是因為隨著溫度的降低,電解液的離子電導率隨之降低,SEI膜電阻和電化學反應電阻隨之增大,導致低溫下歐姆極化、濃差極化和電化學極化均增大,在電池的放電曲線上就表現(xiàn)為平均電壓和放電容量均隨著溫度降低而降低。


,在-20℃下循環(huán)5次再在25℃下循環(huán),電池的容量與放電平臺均有所降低。這是因為隨著溫度的降低,電解液的離子導電率降低,低溫充電過程中的歐姆極化、濃差極化和電化學極化加大,導致金屬鋰沉積,使電解液分解,最終導致電極表面SEI膜增厚、SEI膜電阻新增,在放電曲線上表現(xiàn)為放電平臺和放電容量降低。


1、低溫對循環(huán)性能影響


,電池在-10℃的環(huán)境下容量衰減較快,100次循環(huán)后容量僅剩59mAh/g,容量衰減47.8%;將在低溫下放過電的電池在常溫下進行充放電測試,考察期容量恢復性能。其容量恢復至70.8mAh/g,容量損失達68%。由此可見,電池的低溫循環(huán)對電池容量的恢復影響較大。


2、低溫對安全性能影響


鋰離子電池充電是鋰離子從正極脫出經(jīng)過電解液遷移嵌入負極材料的過程,鋰離子向負極聚合,由六個碳原子俘獲一個鋰離子。在低溫下,化學反應活性降低,同時鋰離子遷移變慢,在負極表面的鋰離子還沒有嵌入到負極中已經(jīng)先還原成金屬鋰,并在負極表面沉淀析出形成鋰枝晶,這容易刺穿隔膜造成電池內短路,進而損壞電池,造成安全事故。

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