耐低温锂电池的突破

来源:钜大LARGE    2017-11-23    点击量:
      电动客车上使用最多的是磷酸铁锂电池,这种电池安全性高,单体寿命较长,但低温性能比其他技术体系的电池略差。低温对磷酸铁锂的正负极、电解液和粘接剂等都存在影响。比如,磷酸铁锂正极本身电子导电性比较差,低温环境下容易产生极化,从而降低电池容量;受低温影响,石墨嵌锂速度降低,容易在负极表面析出金属锂,如果充电后搁置时间不足而投入使用,金属锂无法全部再次嵌入石墨内部,部分金属锂持续存在负极的表面,极有可能形成锂枝晶,影响电池安全;低温下,电解液黏度会增加,锂离子迁移阻抗也会随之增大;此外,在磷酸铁锂的生产工艺中,粘接剂也是一个非常关键的因素,低温对粘接剂的性能也会产生较大影响。
      同样是锂电池,钛酸锂电池的耐低温性能则比较优异。尖晶石结构的钛酸锂负极材料嵌锂电位约1.5V,不会形成锂枝晶,在充放电过程中体积应变小于 1%。纳米化的钛酸锂电池可大电流充放电,实现了低温快充的同时又保障了电池的耐久性和安全性。比如,主打钛酸锂电池的银隆新能源,其产品具备在-50-60℃的正常充放电能力。
      尽管以石墨为负极的锂离子电池可以在-40℃下放电,但要在-20℃及更低温度下实现常规电流充电则比较困难,这也是业内正在积极探索的一个领域。
      现在的电池材料在走向纳米化,材料的粒径、电阻力、AB平面轴长大小三方面会影响电池的低温特性。沃特玛通过三种工艺制备磷酸铁锂材料,采用不同的工艺将其纳米化和进行包覆,结果显示,AB面轴长的增大使锂离子迁移通道变大,这有利于提高电池的倍率性能;从三种工艺生产的材料来看,层间距大的颗粒石墨,本体阻抗和离子迁移阻抗比较小;电解液方面,沃特玛在固定溶剂体系和锂盐基础上,使用低温添加剂,将放电容量从85%提高到90%。据了解,早在2016年底时,沃特玛已经实现-20、-30、-40℃的环境里下,0.5C充电恒流比达62.9%,-20℃实现放电94%。目前,沃特玛的低温电池已经在内蒙古、东北三省等地区大范围推广。


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