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温度对磷酸铁锂磷酸铁锂电池的影响

时间:2022-10-21点击次数:246信息来源:

磷酸铁锂电池工作电压高(是镍氢和镍镉磷酸铁锂电池的3倍),比能大(可达165Wh/kg,它是镍氢磷酸铁锂电池的磷酸铁锂电池的,质量轻,循环寿命长,自放电低,无记忆效果,无污染。磷酸铁锂磷酸铁锂电池在新能源行业受到青睐。磷酸铁锂电池的循环寿命可达3000次左右,放电稳定,广泛应用于动力磷酸铁锂电池和储能领域。

但其推广速度和应用领域的广度和深度并不令人满意。除了价格、磷酸铁锂电池材料本身造成的批次一致性外,其温度性能也是一个重要因素。本文考察了温度对磷酸铁锂磷酸铁锂电池性能的影响,以及磷酸铁锂电池组在高低温下的充放电。

一、单体(模组)常温循环汇总

磷酸铁锂电池常温试验的循环寿命可以看出,磷酸铁锂磷酸铁锂电池的**命优势目前已达到3314个循环,容量保持率仍为90%,80%的终止寿命可达4000次左右。

1、单体循环

3314已完成cyc,容量保持率为90%。

磷酸铁锂电池受电池加工工艺和模块组装工艺的影响PACK完成后形成了不一致性,工艺越精致,内阻越小,电池之间的差异越小。以下模块的循环寿命是大多数磷酸铁锂的基本数据,因此在使用过程中需要BMS定期平衡磷酸铁锂电池组,减少电池间的差异,延长使用寿命。

2、模组循环

已完成:2834cyc,容量保持率为67.26%。

二、总结单体高温循环

磷酸铁锂电池在高温条件下的老化寿命加快。

1.单体充放电曲线

2、高温循环

高温循环完成11000cyc,73.8%的容量保持率。

三、低温对充放电性能的影响

磷酸铁锂电池0~-20℃在温度下,放电容量分别相当于25℃88.05%、65.52%和38.88%的温度下放电容量;平均放电电压依次为3.134、2.963V和2.788V,一20℃平均放电电压比为25℃时降低了0.431V。根据以上分析,磷酸铁锂电池的平均放电电压和放电容量随着温度的降低而降低,特别是当温度为-20时℃磷酸铁锂电池的放电容量和平均放电电压迅速下降。

从电化学的角度来看,溶液电阻,SEI膜电阻在整个温度范围内变化不大,对磷酸铁锂电池的低温性能影响不大;随着温度的降低,电荷传递电阻显著增加,整个温度范围明显大于溶液电阻SEI膜电阻。这是因为电解液的离子电导率随着温度的降低而降低,SEI膜电阻和电化学反应电阻增加,导致低温下欧姆较化、浓差较化和电化学较化增加。磷酸铁锂电池的平均电压和放电容量随着温度的降低而降低。

在-20℃下循环5次,25次℃在下循环中,磷酸铁锂电池的容量和放电平台都降低了。这是因为随着温度的降低,电解质的离子导电率降低,欧姆较化、厚差较化和电化学较化增加,导致金属锂沉积,分解电解质,较终导致电极表面SEI膜增厚、SEI膜电阻增加,在放电曲线上表现为放电平台和放电容量降低。

1.低温影响循环性能

从图中可以看出,磷酸铁锂电池在-10℃在环境中,容量衰减迅速,100次循环后容量只有59mAh/g,能力下降47.8%;磷酸铁锂电池在常温下进行充放电试验,检查期间能力恢复性能。其容量恢复到70.8mAh/g,容量损失达68%。由此可见,磷酸铁锂电池的低温循环对磷酸铁锂电池容量的恢复影响较大。

2.低温对安全性能的影响

磷酸铁锂电池充电是从正极脱出经过电解液迁移嵌入负极材料的过程,向负极聚合,由六个碳原子俘获一个。在低温下,化学反应活性降低,同时迁移变慢,在负极表面的还没有嵌入到负极中已经先还原成金属锂,并在负极表面沉淀析出形成锂枝晶,这容易刺穿隔膜造成磷酸铁锂电池内短路,进而损坏磷酸铁锂电池,造成安全事故。

从上述数据可以看出,磷酸铁锂磷酸铁锂电池受温度影响较大。在电力磷酸铁锂电池的应用领域和温度影响较大的应用环境中,需要对磷酸铁锂电池进行热管理(风冷、液冷等),以提高磷酸铁锂电池的使用效率,延长磷酸铁锂电池系统的使用寿命。

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