【乾貨】淺析鋰離子電池在高低溫下的性能表現

2020-11-23 OFweek維科網

取最大值和最小值，可以看到目前標準對溫度的要求是：

·電池單體和模塊：-20 ~ 55℃

·電池包/電池系統：-20 ~ 45℃

對比《促進汽車動力電池產業發展行動方案》的目標可以看到：

1.電池單體/模塊

·高溫目標與現行單體/模塊高溫一致

·低溫目標比現行標準低10℃，達到-30℃

2.電池包/系統

·高溫目標比現行電池包/系統溫度高10℃，達到55℃

·低溫目標比現行標準低10℃，達到-30℃

圖1是鋰離子電池在不同低溫下的放電容量曲線示意圖(這裡用來表示一般的變化趨勢)。跟室溫20℃相比，低溫-20℃下容量衰減已經比較明顯，到-30℃是容量損失更多，-40℃下容量連一半都不到了。

圖1 鋰離子電池在低溫下的容量衰減

這裡看一下影響低溫性能的因素。通過對比容量和電解液電導率關係(圖2)可以看到，溫度越低，電池電解液的電導率越低。當電導率下降之後，溶液傳導活性離子的能力就下降，表現為電池內部反應的阻力就會增加(這個阻力在電化學裡面用阻抗表示)，造成放電能力下降，即容量下降。更進一步，通過測量電池內部各部分(正極、負極、電解液)阻抗可以看到各部分對電池阻抗的影響(圖3)。當溫度<-10℃左右，正極、負極(圖中以石墨為例)的界面阻抗快速增加，而電解液的阻抗大概在-20℃左右之後快速上升，這幾個阻抗綜合結果就表現為電池阻抗在<-10℃左右快速上升(圖中用Li-ion cell表示)。

圖2 不同溫度下電池容量和電解液電導率關係

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