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如何提高提高磷酸铁锂电池的低温性能?

2022.9.07

  提高磷酸铁锂电池的低温性能主要从正极、负极、电解液、粘结剂4个方面来分析。

  正极方面,现在都采用纳米化材料,它的粒径、电阻力,AB平面轴长大小三方面会影响到整个电池低温特性。不同的工艺也对正极也有不同的影响,100-200纳米粒径的磷酸铁锂做出的电池低温放电特性比较好,在-20°C可以释放94%,也就是粒径的纳米化可缩短离子迁移路径,也提高了低温放电性能,因为磷酸铁锂放电主要是跟正极有关。

  负极方面,锂电池低温充电主要受负极影响,包括粒径大小和材料层间距变化。选取了三种不同的人造石墨作为负极,来研究不同的层间距和粒径对低温特性的影响。最终发现,层间距大的颗粒石墨,从阻抗来讲,本体阻抗和离子迁移阻抗比较小一点。

  电解液方面,在-20°C,-30°C下电解液结冰,黏度增大,形成性能恶化,因此其主要通过溶剂、锂盐、添加剂3个方面进行改善。溶剂对磷酸铁锂电池低温影响从70%多影响到90%多;其次,不同锂盐对低温的充放电的特性有一定的影响;在固定的溶剂体系和锂盐基础上,低温添加剂可以使放电容量从85%提高到90%。也就是说,整个电解液体系中,溶剂、锂盐还有添加剂都对动力电池低温特性有一定的影响。

  粘结剂方面,20°C充放电情况下,大概做70-80次的循环以后,整个极片就会出现粘结剂失效的情况,而采用线状的粘结剂不会存在这个问题。

  在整个体系上,从正极、负极、电解液到粘结剂的改善以后,磷酸铁锂电池单体的低温性能就有明显的改善,在-20°C、-30°C、-40°C下0.5C的充电恒流比可以达到62.9%,-20°C温度下放电可以达94%。

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