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锂电池冬天容量变低的原因

作者:劲昶电子2022-03-31 15:13:28

自锂离子电池进入市场以来,由于其使用寿命长、比容量大且无记忆效应,已被广泛使用。然而,锂离子电池在低温环境下存在容量低、衰减严重、循环性能差、锂析出与再嵌入不平衡等问题。随着使用范围的不断扩大,锂离子电池低温性能所带来的限制越来越明显。

锂离子电池在 -20℃ 时的放电容量仅为室温的 31.5%

传统锂离子电池的工作温度在 -20℃ ~ +55℃ 之间,但航天、工业和电动汽车领域要求在 -40℃ 下正常工作

限制锂离子电池低温性能的因素

低温环境下,电解质粘度增加,甚至部分固化,导致电导率降低
电解质、负极和隔板之间的相容性变差
负极严重析出锂,金属锂与电解质反应,产物沉积导致SEI膜增厚
活性材料内部扩散系数减小,电荷转移电阻(Rct)显著增加

专家观点

专家1

电解液对锂离子电池的低温性能影响最大,电解液的组成和理化性质对电池的低温性能有重要影响。低温下电池循环面临的问题是:电解质的粘度会增加,负极表面形成锂枝晶,导致电池故障。

电解质的低温性能与电导率密切相关。电解质中锂盐解离越多,迁移次数越大,电导率越高,离子电导率越快,极化越小,低温下电池性能越好。因此,较高的电导率是实现锂离子电池良好低温性能的必要条件

降低溶剂粘度是提高电导率的方法之一。低温下良好的溶剂流动性是离子迁移的保证。低温下负极上电解质形成的固体电解质膜(SEI膜)也是影响锂离子传导的关键,RSEI是锂离子电池在低温环境中的重要阻抗。

专家2

限制锂离子电池低温性能的重要因素是低温下Li⁺扩散电阻的急剧增加,而不是SEI膜。

◆ 总结

就目前技术而言,锂离子电池出现问题只能更换新的电池,市场上没有可以修复锂离子电池的技术。
相比之下,铅酸蓄电池的修复技术要成熟得多,被淘汰的铅酸蓄电池很大一部分都能被修复后使用。