温度对锂电池性能有什么影响?

温度既是电动汽车动力电源系统中控制的最主要的参数之一,也是影响电池性能的最主要的参数,在电池的所有检测制度中,必须注明温度,原因就是温度对锂电池性能的影响比较大,包括电池的内阻、充放电性能、安全性、寿命等。

随着温度的降低,锂离子电池的放电平均电压和放电容量均会有所降低,尤其当温度为-20℃时,电池的放电容量和放电平均电压下降较快。

温度对锂电池性能影响图片

从电化学角度分析,溶液电阻、SEI膜电阻在整个温度范围内变化不大,对电池低温性能的影响较小;电荷传递电阻随温度的降低而显著增加,且在整个温度范围内随温度的变化都明显大于溶液电阻和SEI膜电阻。这是因为随着温度的降低,电解液的离子电导率随之降低,SEI膜电阻和电化学反应电阻随之增大,导致低温下奥姆极化、浓差极化和电化学极化均增大,在电池的放电曲线上就表现为平均电压和放电容量均随着温度降低而降低。

锂电池的最佳使用温度是0-35°C。低温环境会降低锂离子的活性,电池放电能力变弱,使用时间缩短。如果锂电池处于低温环境的时间较短,这种损害只是暂时的,不会对电池容量产生损害,当温度回升之后,性能就会缓慢恢复。

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不过,如果电池长时间在低温环境下工作和充放电,电池阳极表面会析出金属锂,这个过程不可逆,会对电池容量造成永久损害。低温下手机会自动关机,一方面是出于保护电池的原因,另一方面,是自身电池的制造不合格和老化所致。

总之,由于锂离子电池在低温放电时的电压平台较低,因此会造成其在低温下的放电容量明显降低,但是这种损失会随着常温充放电的进行而自动弥补,属于可逆的损失。但是对于低温充电而言,温度过低或者倍率过大都会造成电芯不可逆的形成锂枝晶和不可逆的容量损失,并影响电池的安全性能。

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