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鋰電池低溫充電存在什么風險?

鉅大LARGE  |  點擊量:1135次  |  2024年01月25日  

眾所周知,鋰電池在低溫環境下是不能充電的。在過低的溫度下,電池中的鋰發生沉積造成內部短路。簡單地說,在低溫環境下,并不是鋰電池真的沒電了,而是有電卻不能正常釋放出來。普通的鋰電池在0℃時,其容量會減少20%,當達到零下10℃時,容量可能只有一半左右。


鋰電池在低溫環境下充電存在多種風險:


1、電解質粘度增大:低溫下,鋰電池電解液的粘度減少,這會影響導電性和活性物質的活性,導致鋰離子在碳負極的擴散速度減慢,增加了鋰的析出風險。


2、鋰枝晶的形成:鋰離子電池在低溫下充電時,鋰離子在石墨負極上的擴散受抑制,導致鋰枝晶的生長。這些枝晶可能會穿過隔膜并引起內部短路,或者與電解液發生反應導致放熱,進一步引發電池熱失控甚至火災。


3、結構穩定性受損:低溫下,鋰電池內部的化學反應變得更活躍,可能導致電池結構的穩定性下降。

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

4、內阻升高:電池內阻隨溫度降低而顯著增加,這會增加能量損耗,尤其是在放電過程中的熱量損失,導致續航時間縮短。


5、放電容量衰退:低溫環境下,鋰電池的放電容量會因溫度降低而明顯降低,這與電池的正常工作狀態不同,影響了電池的性能和使用壽命。


6、安全問題:低溫充電還可能導致負極析鋰,這是一種嚴重的安全隱患,因為它可能會導致電池容量的快速衰降,并在極端情況下引起短路和其他安全問題。


為了應對上述風險,研究人員提出了一些解決方案,比如優化充電策略以降低析鋰的風險,并通過非破壞性方法監測負極的電位變化來判斷是否存在析鋰現象。


據有效統計,鋰電池在零下20℃放電時,只有標稱容量的30%左右。一些傳統的低溫鋰電池可以滿足在-20~+55℃之間正常放電。但是在航空航天、極地科考、特種裝備等領域,要求鋰電池能在-40℃正常工作。因此,低溫鋰電池的出現就有了重大的意義。

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