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温度低了就“趴窝”,锂电池为何会怕冷?会不会受伤害呢?

来源:第一锂电网|

发表时间:2022-05-25

点击:4784

新能源汽车作为目前汽车消费市场的主力产品,其在市场上的占比随着国家政策的支持以及消费者接受程度的提升而不断不断提高。虽然目前我国的新能源汽车的保有量已经突破了一千万辆,但是后续的进展似乎有所放缓。这里面有多方面原因的影响,比如电池的安全性、电动汽车的续航能力、电池的充电效率等问题,除此之外,电动汽车的使用限制也是一大问题。


我们都知道,电动汽车的实际续航跟官方标明的续航是存在一定的差距的,而这些差距会随着外部环境的改变而不断拉大,其中最大的一个影响因素就是温度。当温度低于零下10摄氏度时,电池的容量可能就只有正常情况下的一半左右,那么问题来了,电动汽车为什么会怕冷呢?低温又会对其产生什么样的影响呢?


首先我们需要知道,锂离子电池是由正极、负极、电解液以及隔膜组成。锂离子电池的充放电过程,就是锂离子的嵌入和脱嵌过程,简单来说就是锂离子在正负极之间来回的运动过程。在充电过程中,电池的正极有锂离子生成,生成的锂离子从正极“跳进”电解液里,并穿过隔膜到达负极,与早就通过外部电路跑到负极的电子结合在一起。


而在放电过程中,电子和锂离子同时朝着正极运动,它们方向相同但路径不同,电子从负极通过外部电路跑到正极;锂离子则是从负极“跳进”电解液里,再次经过隔膜游回正极,与早就跑过来的电子结合在一起。至于我们所说的电池容量其实指的就是放电容量。


在电池中既有固体材料也有液体材料,固体材料摆脱不了热胀冷缩的原理,面对低温状态,正负极材料会收缩,其所能嵌入的锂离子数量就会降低,大量的锂离子就只能呆在电解液之中没办法和电子相遇;同时电解液在低温下会变得粘稠甚至是凝固,锂电池的导电锂盐的活力会下降,锂离子的运动也会变得更加缓慢,相应的,锂电池的充电过程也会变得缓慢。


对于锂离子电池而言,长时间处在低温状态下会对自身产生不可逆的损伤。刚才说到在低温下正负极材料嵌入锂离子的能力会下降,导致大量的锂离子堆积在电解液之中,充电时,锂离子挤不进石墨层里就会直接在负极表面得到电子变成金属锂,堆积成锂枝晶,大量的锂枝晶会刺穿隔膜;放电时,锂离子挤在正极晶格表面,又容易造成正极的破裂,出现“死锂”。


另外,锂离子电池负极材料的锂化电位常常低于有机电解液的还原分解电位,因此会形成一层钝化层,即SEI膜。低温状态下会导致负极形成越来越厚的SEI膜,循环锂在这个过程中被损耗,阻抗也会越来越大。而无论哪种情况都会影响到电池的性能。


除此之外,低温对于锂离子电池的影响可能是永久性的,它的性能并不会因为温度回归正常而完全恢复。有实验表明,电池在低温下放置48h后继续放到室温下静置,当以慢充充电时,容量会损失3.2%,而使用快充时,容量损失则达6%。所以为了保证电池的容量和寿命,最好不要将其放置在低温环境下。


封面图源自于图虫创意


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