低溫環(huán)境下使用鋰離子電池有哪些壞處
我們知道,常規(guī)的鋰離子電池的正常工作溫度是-20℃~60℃(除了低溫鋰電池)。所以,在過低的溫度下使用鋰電池,電池中的鋰會發(fā)生沉積造成內部短路。我們換一種說法,也就是在低溫環(huán)境下,并不是鋰電池真的沒電了,而是有電卻不能夠正常的釋放出來。普通的鋰電池在零攝氏度時,其容量就會減少20%,當達到零下10攝氏度時,容量可能就只有一半左右。
鋰電池低溫禁充電原因可能導致不可逆損壞(加速金屬鋰沉積,穿刺隔膜等)
鋰離子電池通過Li+在正負極之間的遷移實現(xiàn)儲能和放電,然而Li+在正負極之間遷移受到溫度很大的影響,特別是低溫下由于正負極的動力學條件變差,以及電解液粘度上升,電導率下降等因素會導致鋰離子電池性能急劇下降,導致鋰離子電池低溫無法正常放電,更為嚴重的是低溫充電極易導致負極析鋰,不但會造成電池容量極速衰降,還會造成嚴重的安全隱患。
另一點,低溫條件下鋰離子電池關鍵材料正極、負極、電解液等電導率會降低,導致導電性能下降,會嚴重影響鋰電池壽命。對于鋰電池來說,目前行業(yè)內尚未有明確的理論支撐其各溫度性能下的內阻、放電平臺、壽命、容量等必然聯(lián)系,相關的計算公式和數(shù)學模型業(yè)還在摸索階段。大體上,鋰電池對0~40℃這個區(qū)間的溫度并不敏感,然而一旦溫度超過這個區(qū)間,壽命和容量就會打折扣。
低溫環(huán)境下會給鋰離子電池充電造成什么影響?
低溫環(huán)境下鋰電池充電有一定的風險。因為隨著溫度的降低,石墨負極的動力學特性進步一變差,充電過程中,負極的電化學極化明顯加劇,析出的金屬鋰容易形成鋰枝晶,穿破隔膜并導致正負極短路。盡量避免鋰離子電池在低溫下充電。
由于低溫,負極上嵌套的鋰離子電池會產(chǎn)生離子結晶,直接刺穿隔膜,一般情況下就造成微短路了影響壽命和性能,嚴重的可能爆炸!
根據(jù)專家的研究:鋰電池短時間在低溫環(huán)境下使用,或者溫度不夠低的情況下,只會暫時影響鋰離子電池的電池容量,不會造成永久傷害。但是如果長時間在低溫環(huán)境中使用,或者在-40℃超低溫環(huán)境中,鋰離子電池可能會被“凍壞”造成永久損害。
鋰離子電池低溫使用存在容量低、衰減嚴重、循環(huán)倍率性能差、析鋰現(xiàn)象明顯、脫嵌鋰不平衡等問題。然而,隨著應用領域不斷拓展,鋰離子電池的低溫性能低劣帶來的制約愈加明顯。在航空航天、軍工、電動車等領域,要求電池能在-40℃正常工作。因此,改善鋰離子電池低溫性質具有重大意義。
不同材料鋰電池的低溫性能也有區(qū)別,現(xiàn)在最熱火的磷酸鐵鋰是低溫性能最差的,諾信的產(chǎn)品在-10℃時放出容量為最大容量的89%,應該在業(yè)內已經(jīng)是比較高的;在55℃下放出容量可達到95%,相對低溫的衰減還是比較少的。
使用過鋰電池的伙伴們都知道,就拿我們的手機來說,在冬天鋰電池使用時間比夏天短;在低溫環(huán)境下,鋰電池充電存在風險,在使用鋰電池時我們應盡量避免在低溫下為鋰離子電池充電,可在室內恒溫的情況下充電。而隨著的科學技術的進一步發(fā)展,鋰電池在低溫環(huán)境下將有進一步的突破。
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