锂离子电池的低温性能改善方法.docx

干货】锂离子电池的低温性能改善方法作者：一气贯长空目前，研究者们对造成锂离子电池低温性能差的主要因素尚有 争论，但究其原因有以下3个方面的因素：1. 低温下电解液的粘度增大，电导率降低；2. 电解液/电极界面膜阻抗和电荷转移阻抗增大；3. 锂离子在活性物质本体中的迁移速率降低.由此造成低温下电极极化加剧，充放电容量减小另外，低温充电过程中尤其是低温大倍率充电时，负极将出现 锂金属析出与沉积，沉积的金属锂易与电解液发生不可逆反应 消耗大量的电解液，同时使SEI膜厚度进一步增加，导致电池 负极表面膜的阻抗进一步增大，电池极化再次增强，最将会极 大破坏电池的低温性能、循环寿命及安全性能本文从正极、电解液、负极二个方面讨论了近年来研究者们提 高电池低温性能的改性方法正极材料是制造锂离子电池关键材料之一，其性能直接影响电 池的各项指标，而材料的结构对锂离子电池的低温性能具有重 要的影响改善正极材料在低温下离子扩散性能的主流方式有：1、采用导电性优异的材料对活性物质本体进行表面包覆的方法 提升正极材料界面的电导率，降低界面阻抗，同时减少正极材料 和电解液的副反应，稳定材料结构Rui等采用循环伏安和交流阻抗法对碳包覆的LiFeP04的低温性 能进行了研究，发现随着温度的降低其放电容量逐渐降低，-20° C时容量仅为常温容量的33%。

作者认为随着温度降低，电池中 电荷转移阻抗和韦伯阻抗逐渐变大，CV曲线中的氧化还原电位 的差值增大，这表明在低温下锂离子在材料中的扩散减慢，电池 的法拉第反应动力学速率减弱造成极化明显增大（图1） O.JX>LFP/C在不同温度下的CV(A)和EIS(B)曲线图2、通过Mn> Al、Cr> Mg、F等元素对材料本体进行体相掺杂， 增加材料的层间距来提高Li+在本体中的扩散速率，降 低Li+的 扩散阻抗，进而提升电池的低温性能Zeng等采用Mn掺杂制备碳包覆的LiFeP04正极材料，相比 原 始LiFeP04，其在不同温度下的极化均有一定程度的减小，显著提 升材料低温下的电化学性能Li等对LiNiO. 5CoO. 2MnO. 302材 料进行Al掺杂，发现A1增大了材料的层间距，降低了锂离子 在材料1+的扩散阻抗，使其在低温下的克容量大大提高3、降低材料粒径，缩短Li+迁移路径需要指出的是，该方 法会增大材料的比表面积从而与电解液的副反应增多。