鋰離子電池的低溫性能受限,主要是由于其在低溫環(huán)境下,電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)和材料特性發(fā)生了顯著變化。根據(jù)鋰離子電池廠家來說,低溫性能受限的原因可以歸納為以下幾點:
一、電解液性能下降
?低溫環(huán)境下,電解液的黏度會變大,甚至部分凝固,導(dǎo)致鋰離子在電解液中的傳導(dǎo)速度減慢,鋰離子電池的導(dǎo)電率下降。電解液的離子電導(dǎo)率與溫度密切相關(guān),低溫下離子電導(dǎo)率顯著降低,影響鋰離子的遷移速率。
二、正負極材料活性降低
?低溫時,正負極材料的晶格收縮,鋰離子在正負極材料內(nèi)部的擴散速度減慢,導(dǎo)致鋰離子電池充放電性能下降。低溫環(huán)境下,電池的歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻均變大,使得電池在充放電過程中的電壓損失增加,降低了電池的能量轉(zhuǎn)換效率。
三、負極材料特性變化
?低溫充電時,鋰離子容易在負極表面形成鋰枝晶,這不僅會降低電池的容量,還可能刺穿隔膜,引發(fā)電池短路和安全問題。低溫下,負極表面形成的固態(tài)電解質(zhì)界面(SEI)膜可能增厚,增加電池的阻抗,影響鋰離子的傳導(dǎo)。
四、電池整體性能受影響
?由于上述因素的影響,鋰離子電池在低溫環(huán)境下的可用容量會顯著下降,有時僅為常溫下的60%甚至更低。低溫會導(dǎo)致電池的充放電效率降低,充電時間變長,放電功率減小。
五、其他因素
?電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計、電極材料的選擇以及電池管理系統(tǒng)(BMS)的優(yōu)化等,也會影響鋰離子電池的低溫性能。
為了提高鋰離子電池的低溫性能,研究人員和制造商們正在不斷探索新的材料和技術(shù)。例如,開發(fā)低溫性能更好的電解液、改進正負極材料的結(jié)構(gòu)、優(yōu)化電池的設(shè)計和管理系統(tǒng)等。這些努力有望在未來推動鋰離子電池在低溫環(huán)境下的應(yīng)用和發(fā)展。