制约锂离子电池低温性能的因素
低温环境下,电解液的黏度增大,甚至部分凝固,导致锂离子电池的导电率下降。低温环境下电解液与负极、隔膜之间的相容性变差。
低温环境下锂离子电池的负极析出锂严重,并且析出的金属锂与电解液反应,其产物沉积导致固态电解质界面(SEI)厚度增加。低温环境下锂离子电池在活性物质内部扩散系统降低,电荷转移阻抗(Rct)显著增大。
电解液的低温性能与电解液自身电导率的大小关系密切,电导率大电解液的传输离子快,低温下可以发挥出更多的容量。电解液中的锂盐解离的越多,迁移数目就越多,电导率就越高。电导率高,离子传导速率越快,所受极化就越小,在低温下电池的性能表现越好。因此较高的电导率是实现锂离子蓄电池良好低温性能的必要条件。
尖晶石结构正极材料的低温特性
尖晶石结构LiMn2O4正极材料,由于不含Co元素,故而具有成本低、性的优势。
然而,Mn价态多变和Mn3+的Jahn-Teller效应,导致该组分存在着结构不稳定和可逆性差等问题。
Xing等利用纳米碳对LiFePO4进行改性,发现,添加纳米碳导电剂后,LiFePO4的电化学性能对温度的敏感性降低,低温性能得到改善;改性后LiFePO4的放电电压从25℃时的3.40V下降到–25℃时的3.09V,降低幅度仅为9.12%;且其在–25℃时电池效率为57.3%,不含纳米碳导电剂的53.4%。