低温锂电池的新突破

天冷了，原本能量满满的锂电池，容量上都要打一个折扣，锂电池似乎进入了冬眠状态，这给新能源轿车以及数码产品用户带来不小的烦恼。今天这篇文章重视的论题，就是低温对锂电池的影响以及业界的研制进展情况。

锂电池最怕是低温？

在美国轿车协会进行的测验中，一辆电动轿车在75华氏度（约合24℃）时的续航里程为105英里（约合169公里），20华氏度（约合7℃）时分就会降至43英里（约合69公里）——下降幅度高达60%。电池与人有几分相似之处，气候转冷后就不那么活跃，铅蓄电池、锂电池和燃料电池等都会遭到低温的影响，仅仅程度不同罢了。

以电动客车上运用最多的磷酸铁锂电池为例，这种电池安全性高，单体寿命较长，但低温功能比其他技能系统的电池略差。低温对磷酸铁锂的正负极、电解液和粘接剂等都存在影响。比方，磷酸铁锂正极自身电子导电性比较差，低温环境下简单发生极化，然后降低电池容量；受低温影响，石墨嵌锂速度降低，简单在负极外表分出金属锂，假如充电后放置时刻缺乏而投入运用，金属锂无法全部再次嵌入石墨内部，部分金属锂持续存在负极的外表，极有可能形成锂枝晶，影响电池安全；低温下，电解液黏度会增加，锂离子搬迁阻抗也会随之增大；此外，在磷酸铁锂的出产工艺中，粘接剂也是一个十分关键的因素，低温对粘接剂的功能也会发生较大影响。

同样是锂电池，钛酸锂电池的耐低温功能则比较优异。尖晶石结构的钛酸锂负极资料嵌锂电位约1.5V，不会形成锂枝晶，在充放电进程中体积应变小于1%。纳米化的钛酸锂电池可大电流充放电，完结了低温快充的同时又保障了电池的耐久性和安全性。比方，主打钛酸锂电池的银隆新能源，其产品具有在-50-60℃的正常充放电能力。

尽管以石墨为负极的锂离子电池可以在-40℃下放电，但要在-20℃及更低温度下完结惯例电流充电则比较困难，这也是业界正在积极探索的一个范畴。

业界对耐低温锂电池的探索

业界企业及科研机构对电池耐低温功能的探索和攻关，多着眼于对现有正负极资料的工艺改善，以及经过前进电池的部分环境温度为电池在低温下工作创造条件。

现在的电池资料在走向纳米化，资料的粒径、电阻力、AB平面轴长大小三方面会影响电池的低温特性。沃特玛经过三种工艺制备磷酸铁锂资料，选用不同的工艺将其纳米化和进行包覆，结果显示，AB面轴长的增大使锂离子搬迁通道变大，这有利于前进电池的倍率功能；从三种工艺出产的资料来看，层间距大的颗粒石墨，本体阻抗和离子搬迁阻抗比较小；电解液方面，沃特玛在固定溶剂系统和锂盐基础上，运用低温添加剂，将放电容量从85%前进到90%。据了解，早在2016年底时，沃特玛现已完结-20、-30、-40℃的环境里下，0.5C充电恒流比达62.9%，-20℃完结放电94%。现在，沃特玛的低温电池现已在内蒙古、东北三省等区域大范围推广。

8月31日，北京理工大学等科研团队宣告全气候电池产品研制成功。技能人员使用金属丝通电生热的原理，在电芯上加装镍箔片，镍箔片通电发生热量，使电池内部温度升高。到达必定温度后，箔片会自动断开以保障电池安全。据了解，在-30℃的试验环境，使用这项技能的电池，30秒即能快速升温至0℃以上，放电功率前进6倍以上，充电功率则前进10倍以上。该团队相关人员表明，该技能并不改变电池原有结构，且改造成本极低，适用于铅酸电池、锂电池等各类电池。据电池我国网了解，选用该技能的全气候电动轿车将于2017年12月底发布，估计2020年完结4种车型共11辆产品样车的开发，并开始演示运行。

据媒体报道，在9月20日落幕的2017年“创客我国”新疆立异创业大赛上，中科院新疆理化所博士王磊领衔开发的“全气候锂电池”夺得创客组一等奖，这种锂电池可在-40℃~60℃的环境中安稳工作。现在，该团队已完结了各种高低温条件下的产品测验工作，即将进入商业化产品出产阶段。

2017年9月19日，70辆搭载微宏MpCO锂电池的12米气电混合动力公交车正式在内蒙古包头上线。该区域最低气温在-30℃以下，最高气温可达39℃，包头选用微宏快充电池系统，正是考虑到微宏快充电池优异的环境适应性。

山东威能是一家专业从事军用低温磷酸铁锂电池的研制、出产的高新技能企业，与中科院化学所合作研制、出产的磷酸铁锂电池低温功能完结重大突破，在低温-40℃可以放出额外容量的90%以上。

此外，鹏辉能源的动力电池可以在-20~60℃的环境中运用，不需要加热和冷却系统。桑顿新能源三元耐低温功能有了较大前进，电芯可在-20℃环境下正常放电，可以满意许多整车企业的需求。

为何充电比放电更需要温度？

仔细的读者可能会发现，许多企业的电池产品可以完结低温下正常放电，但在同样的温度下，完结正常充电就比较吃力，甚至无法充电，为何？

据业界人士解释，Li+嵌入石墨资料时，首要要去溶剂化，这个进程会消耗必定能量，阻碍了Li+扩散到石墨内部；相反，Li+在脱出石墨资料进入到溶液中时，会有一个溶剂化进程，而溶剂化不消耗能量，Li+可以快速脱出石墨。因而，石墨资料的充电接受能力要显着逊色于放电接受能力。

低温环境下，电池充电有必定的危险。由于随着温度的降低，石墨负极的动力学特性前进一变差，充电进程中，负极的电化学极化显着加剧，分出的金属锂简单形成锂枝晶，穿破隔阂并导致正负极短路。

因而业界人士建议，尽量避免锂离子电池在低温下充电。当电池必须在低温下充电时，需要尽可能选择小电流（即慢充）对锂离子电池进行充电，并在充电后对锂离子电池进行充沛放置，然后确保负极分出的金属锂可以与石墨反响，从头嵌入到石墨负极内部。

当然了，钛酸锂电池有着资料上的优势，它在低温下依然可以完结快充，这种任性，其他资料电池很难学来。