天气越来越冷,原本充满能量的锂电池的容量不得不打折扣。似乎锂电池已经进入休眠状态,给新能源汽车和数码产品的用户带来了很多困扰。今天的文章重点介绍低温对锂电池的影响以及行业的研发进展。
在美国汽车协会进行的测试中,一辆电动车在华氏75度(24)时的续航里程为105英里(169公里),在华氏20度(7)时将降至43英里(69公里),降幅为60%。电池和人有一些相似之处。当气候变冷时,它们就不那么活跃了。铅蓄电池、锂电池和燃料电池都受到低温的影响,只是程度不同。
以电动公交车使用最多的磷酸铁锂电池为例。这种电池安全性高、寿命长,但低温性能比其他技术系统稍差。低温对磷酸亚铁锂的正负极、电解液和粘合剂都有影响。比如磷酸亚铁锂正极本身的电子导电性比较差,在低温环境下容易产生极化,从而降低电池容量;在低温的影响下,石墨的嵌锂率降低,金属锂容易沉淀在阴极表面。如果锂在充电后由于储存时间不足而投入使用,金属锂无法再次完全嵌入石墨中,部分金属锂存留在阴极表面,极有可能形成锂枝晶,影响电池的安全性。在低温下,电解液的粘度会增加,锂离子的迁移阻抗也会增加。此外,在磷酸亚铁锂的生产过程中,粘合剂也是一个关键因素,低温也会对粘合剂的性能产生很大的影响。
同样是锂电池,钛酸锂电池具有优异的耐低温性。尖晶石钛酸锂正极材料的嵌锂电位约为1.5V,不会形成锂枝晶。充放电过程中的体积应变小于1%。纳米钛酸锂电池可大电流充放电,在保证电池耐久性和安全性的同时,实现低温快充。例如,专门生产钛酸锂电池的银隆新能源,在-50-60时具有正常的充放电能力。
以石墨为负极的锂离子电池虽然可以在-40下放电,但在-20及更低的温度下很难实现常规电流充电,这也是业界正在积极探索的领域。