锂离子电池低温性能有待改善，电解液影响成专家探讨点

自进入市场以来，锂离子电池由于其寿命长，特定能力且没有记忆效果而获得了广泛的应用。锂离子电池有诸如低容量，严重衰减，循环速率性能差，明显的锂离子进化现象以及锂的去干扰不平衡的问题。但是，随着应用领域的持续扩展，锂离子电池的低温性能较差所带来的限制变得越来越明显。

据报道，在-20℃时，在室温下，锂离子电池的排放能力仅为31.5％。传统锂离子电池的工作温度在-20〜+55℃之间。但是，在航空航天，军事行业，电动汽车等领域，需要电池正常工作-40℃。因此，提高锂离子电池的低温性能至关重要。

限制锂离子电池低温性能的因素

讨论影响​​锂离子电池低温性能的因素

专家意见1：电解质对锂离子电池的低温性能有最大的影响，电解质的组成和化学特性对电池的低温性能具有重要影响。低温下电池周期面临的问题是：电解质的粘度将增加，离子传导速度将减慢，从而导致外部电路的电子迁移速度不匹配，因此电池将严格极化，电荷和放电能力将急剧下降。尤其是在低温下充电时，锂离子很容易在负电极表面形成锂树突，从而导致电池故障。

电解质的低温性能与电解质自身电导率的大小密切相关。电解液具有很高的电导率，并且可以快速运输离子，并且可以在低温下施加更多的容量。电解质分离的锂盐越多，迁移越多，电导率就越高。电导率高新能源汽车网，离子传导速率越快，极化越小，低温下电池的性能越好。因此，较高的电导率是实现锂离子电池良好低温性能的必要条件。

电解质的电导率与电解质的成分有关，并且降低溶剂的粘度是提高电解质电导率的方法之一。低温下溶剂的良好流动性是离子传输的保证，而在低温下由电解质形成的固体电解质膜也是影响锂离子传导的关键，而RSEI是低温环境中锂离子电池的主要阻抗。

专家2：限制锂离子电池低温性能的主要因素是在低温下而不是SEI膜下的LI+扩散阻抗急剧增加。

锂离子电池阳性电极材料的低温特性

1。分层结构的低温特性正极材料

分层结构既具有与一维锂离子扩散通道无与伦比的速率性能，又具有三维通道的结构稳定性。它是最早使用的商业使用的锂离子电池阳性电极材料。它的代表性物质包括LI（CO1-XNIX）O2和Li（Ni，Co，Mn）O2，等等。

Xie 和其他人使用 /MCMB作为研究对象来测试其低温充电和放电特性。

结果表明，随着温度的降低，其放电平台从3.762V（0℃）下降到3.207V（–30℃）；它的总电池容量也从78.98mA·H（0℃）急剧下降到68.55mA·H（–30℃）。

2。尖晶石结构的低温特性正极材料

尖晶石结构阳性电极材料具有低成本和无毒的优势，因为它不包含CO元素。

但是，MN价态和MN3+的JAHN效应导致了诸如结构不稳定性和该组件的可逆性差的问题。

Peng 等。指出，不同的制备方法对阴极材料的电化学特性产生了很大的影响。以RCT为例：通过高温固相法合成的RCT显着高于Sol-Gel方法，并且该现象也反映在锂离子扩散系数中。原因主要是因为不同的合成方法对产品的结晶度和形态具有很大的影响。

3。磷酸盐系统的低温特征正阳性电极材料

由于其出色的体积稳定性和安全性以及三元材料，它已成为电池电流电极材料的主体。磷酸锂的低温性能主要是由于其材料本身是一种绝缘体，具有低电子电导率，低温离子扩散和低温下的电导率较差，这会增加电池的内部电阻，从而极大地受到偏光的影响，并且使电池充电和降低了电池的充电，因此不理想。

Gu Yijie等人在研究低温下的充电和排放行为时。发现它们的库仑效率从55℃的100％降至0℃的96％和0℃的64％。排放电压从55℃时的3.11V分别降低到2.62V，分别为-20℃。

Xing等。使用纳米碳对修改它们，并发现在添加纳米碳导电剂后，电化学性能降低到温度敏感性，并且更低温度的性能得到了改善。修饰的放电电压从25℃时的3.40V下降到-25℃的3.09V，仅降低9.12％。它的电池效率为-25℃时为57.3％，没有纳米碳导电剂，其电池效率高于53.4％。

最近，它引起了强烈的兴趣。研究发现，它具有高潜力（4.1V），无污染，低价和大特定能力（/g）的优势。但是，由于离子电导率较低新能源汽车网，实际上，FE通常用于替换MN，以使用Fe部分形成LIMN0.8FE0.2PO4的实心溶液。

锂离子电池负电极材料的低温特性

与阳性电极材料相比，锂离子电池负电极材料的低温恶化更为严重，有三个主要原因：

低温电解质的研究

电解质在锂离子电池中转移LI+的作用，其离子电导率和SEI膜形成性能对电池的低温性能有重大影响。有三个主要指标可以判断低温电解质的优点和缺点：离子电导率，电化学窗口和电极反应活性。这三个指标的水平在很大程度上取决于它们的组成材料：溶剂，电解质（锂盐）和添加剂。因此，对电解质各个部分的低温性能的研究对于理解和改善电池的低温性能具有重要意义。

低温电解质的研究

除了电池组成本身外，实际操作中的过程因素还将对电池性能产生很大的影响。

（1）准备过程。 Yaqub等。研究了电极载荷和涂料厚度对Lini0.6CO0.2MN0.2O2/电池的低温性能的影响，并发现在容量保留率方面，电极负载越小，涂层较薄，并且其低温性能越好。

（2）充电和放电状态。 Petzl等。研究了低温电荷和排放状态对电池周期寿命的影响，并发现当排放深度较大时，它将导致大容量损失并降低周期寿命。

（3）其他因素。表面积，孔径，电极密度，电极和电解质和分离器的润湿性都影响锂离子电池的低温性能。另外，材料和过程中缺陷对电池低温性能的影响不容忽视。

总结

为了确保锂离子电池的低温性能，需要完成以下几点：

（1）形成薄而密集的SEI膜；

（2）确保LI+在活性物质之间具有较大的扩散系数；

（3）电解质在低温下具有高离子电导率。

此外，我们还可以在研究中找到另一种方法，并将注意力转向另一种类型的锂离子电池 - 全稳态锂离子电池。与常规的锂离子电池相比，所有固定状态锂离子电池，尤其是全稳态的薄膜锂离子电池，预计将完全解决低温下使用的电池的容量衰减和循环安全问题。 c

Li博士在文章“锂离子电池的低温特征研究进度”的文章中撰写和摘录了本文。原始作者：Zhao Shixi，Guo 等。

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