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    环境温度对锂电池组的使用有什么影响?

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  • 关于锂离子电池来说电池内部热量出现有反应热、极化热和焦耳热。锂离子电池组温度升高的一个重要原因是电池内阻引发的温度升高。另外,由于发热电池体的密集摆放,中间区域必然热量聚集较多,边缘区域较少则新增了锂离子电池组中各单体之间的温度不均衡。

    锂离子电池组温度调节的方法

    ●内部调节

    将温度传感器放置在最具代表性,温度变化幅度最大的地点,特别是最高温和最低温处,以及锂离子电池组中心热量积累较厉害区域。

    ●外部调节

    降温调节:目前考虑到锂离子电池组热管理结构的复杂性,大多采用的是结构简单的风冷方式。且考虑到散热的均匀性大多采用的并行通风方式。

    ●升温调节:结构最简单的加热方式就是在锂离子电池组上下添加加热板实行加热,还有就是在每个锂离子电池组前后缠绕加热线或者利用加热膜整个包覆在锂离子电池组四周进行加热。

    锂离子电池在低温下放电容量减少的重要原因

    (1)电解液电导率变差、隔膜的润湿和/或透过性变差、锂离子的迁移速度变慢、电极/电解液界面上电荷转移速率减缓等。

    (2)另外,SEI膜的阻抗在低温下会增大,使锂离子通过电极/电解液界面的速度变慢。其中SEI膜的阻抗新增的原因是:锂离子在低温下从负极脱出较为容易,嵌入较为困难。

    (3)充电时金属锂会出现并与电解液发生反应,形成新的SEI膜覆盖在原来的SEI膜上,使电池的阻抗增大从而导致电池的容量下降。

    低温对锂离子电池组性能影响

    ▲低温对充放电性能影响

    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。

    ▲低温对循环性能影响

    电池在-10℃的环境下容量衰减较快,100次循环后容量仅剩59mAh/g,容量衰减47.8%;将在低温下放过电的电池在常温下进行充放电测试,考察期容量恢复性能。其容量恢复至70.8mAh/g,容量损失达68%。由此可见,电池的低温循环对电池容量的恢复影响较大。

    ▲低温对安全性能影响

    锂离子电池充电是锂离子从正极脱出经过电解液迁移嵌入负极材料的过程,锂离子向负极聚合,由六个碳原子俘获一个锂离子。在低温下,化学反应活性降低,同时锂离子迁移变慢,在负极表面的锂离子还没有嵌入到负极中已经先还原成金属锂,并在负极表面沉淀析出形成锂枝晶,这容易刺穿隔膜造成电池内短路,进而损坏电池,造成安全事故。

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