鋰電池具有工作電壓高、比能量高、充放電壽命長、自放電率低和無記憶效應等優(yōu)點,在全球二次電池市場佔據(jù)主導地位,應用領域越來越多,比如航空、和軍事領域。但目前鋰電池的低溫工作性能較差,抑制了其在特殊領域的應用。下文是對鋰電池低溫性能的影響因素進行了總結(jié)。
1電解液
電解液一般採用溶有鋰鹽的非水有機溶劑混合物,如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)等。電解液對低溫性能的影響主要體現(xiàn)在其對電導率和固體電解質(zhì)相介面(SEI)膜性質(zhì)的影響。電導率主要受電解液的介電常數(shù)和粘度的影響。介電常數(shù)越大,
溶液自由離子的數(shù)目越多;溶劑粘度越大,電導率越小。因此要求溶劑介電常數(shù)高,粘度低。SEI膜性質(zhì)對電池的不可逆容量、低溫性能、迴圈性能和安全性能都有重要影響。研究表明,SEI膜電阻遠大於電解液電阻,當溫度低於-20℃時,SEI膜電阻隨著溫度的降低驟增,使電池性能迅速惡化相對應。
2 電極材料
在低溫條件下,電池放電平臺降低,說明正負極材料顆粒內(nèi)外層極化增大,即鋰離子存正負極固體顆粒內(nèi),傳輸阻抗增大,導致放電過程中電池電壓過早達到放電終止電壓,放電容量也相應減小。
3 電荷傳遞電阻
電荷傳遞電阻愈大,說明電化學反應愈不容易進行。研究表明,在低溫條件下,化學反應為整個鋰電池充放電過程的速度控制,溫度越低,電荷傳遞電阻越大。
綜述,在低溫的環(huán)境下,電解液、電極材料及電荷傳遞電阻都會受到嚴重影響,使鋰電池無法正常工作。