提升低溫磷酸鐵鋰電池性能的方法
在目前已知低溫電池研發和應用情況,低溫磷酸鐵鋰電池在電極材料、隔膜、極片、極耳外殼等方面的材料基本相同,對提升低溫性能方面也差不多,所不同的,是低溫電解液,差別比較大,直接影響了電池在低溫環境放電的性能,因此提升低溫磷酸鐵鋰電池性能主要客源從電解液方面著手。

鋰離子電池的運作的溫度范圍顯示了它的應用特性。在非常低的溫度下,航天要求鋰離子電池在-60℃到-80℃時有合理的放電效率,而鉆井工業則要求在超過100℃時能有很好的性能。
除了這兩個細分市(shi)場,大多數鋰離子電(dian)(dian)池應用(yong)(yong)的溫度(du)窗(chuang)口是-50C~80℃。這些(xie)窗(chuang)口包括家用(yong)(yong)電(dian)(dian)子產(chan)品和電(dian)(dian)動工具(-20℃到(dao)60℃),HEV(-30℃到(dao)70℃)和軍(jun)事應用(yong)(yong)(-50℃到(dao)80℃)。
目前鋰(li)離子(zi)電池(chi)電解質的溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)多(duo)采用碳(tan)酸酯(zhi)系列(lie)高純有機(ji)溶(rong)(rong)劑(ji)(ji),如乙(yi)烯碳(tan)酸酯(zhi)(EC)、丙烯碳(tan)酸酯(zhi)(PC)、二(er)甲(jia)基碳(tan)酸酯(zhi)(DMC)、二(er)乙(yi)基碳(tan)酸酯(zhi)(DEC)等。然而,單一溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)在性能(neng)上往往不能(neng)同(tong)時具備(bei)實際要(yao)求的多(duo)方面性能(neng),將多(duo)種(zhong)溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)按一定(ding)比例混合后得到的多(duo)組分混合溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)往往優于單一溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)。通過優化(hua)有機(ji)溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)來改善電解液(ye)低溫性能(neng)就是要(yao)尋找能(neng)和目前電解液(ye)混溶(rong)(rong)的低熔點有機(ji)溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)。
使(shi)用低溫下(xia)熱導性能較好的電解液溶劑體(ti)系(xi),提高電池在低溫下(xia)充放電時的本體(ti)溫度,如選用溶劑體(ti)系(xi)DMC+DEC等。
使用熔點與黏度較低的(de)有機溶劑(ji),拓寬電解液(ye)的(de)液(ye)態溫(wen)度范圍,如(ru)選用羧酸酯(zhi)(zhi)溶劑(ji)丙酸乙酯(zhi)(zhi)、丁酸甲酯(zhi)(zhi)等(deng)。
優化配方:
- ECIPC\DMC\EMC\DEC,2%VC+低溫添加劑
- B)EC\PCEMC\EP\DEC,2%VC+低溫添加(jia)劑
目前應(ying)用(yong)最(zui)廣泛的(de)(de)鋰鹽是LiPF6,主要原因是它在有機(ji)溶(rong)劑(ji)中有很好(hao)的(de)(de)溶(rong)解性(xing)、比較高的(de)(de)電導率,而且(qie)成本相對(dui)比較低。但由(you)于(yu)LiPF6對(dui)微(wei)量水十分敏感,其分解產物含HF,容(rong)易(yi)腐(fu)蝕(shi)正極材(cai)料和集流體,并(bing)且(qie)缺乏溫度穩(wen)定(ding)性(xing)而影響了(le)鋰離子電池的(de)(de)發展。通過(guo)使用(yong)更穩(wen)定(ding)、低溫性(xing)能(neng)更好(hao)的(de)(de)鋰鹽也是改善電解液低溫性(xing)能(neng)的(de)(de)重(zhong)要途徑(jing)之(zhi)一(yi)。
加入添加劑(ji)來提高(gao)鋰離子電池有機電解液低溫生能是(shi)另外一個研究熱點(dian),也(ye)是(shi)未來該領域重要的(de)一個發展方向。添加劑(ji)因為具有用量小、見效快(kuai)的(de)寺點(dian),所以能在(zai)基本不提高(gao)生產(chan)成本和改(gai)變生產(chan)工藝的(de)情況下,明顯(xian)改(gai)善鋰離子電池性能。
