钴酸锂电池的低温性能

在冬季，电池在低温环境中的使用性能会受到严重的影响，导致电池衰减。钴酸锂电池在低温下的使用性能非常差，为了改善低温电池的性能，研究人员进行了探索。钴酸锂电池低温性能取决于以下几个方面:1)钴酸锂电池在低温下的放电性能（不适用于高温加热);2)锂离子电池在低温下的性能表现：在-40℃~120℃范围内的低温下容量和充放电率及循环次数；钴浓度。

钴酸锂电池能承受-55℃以下低温稳定性较好地保持其充电特性。低温下可以采用多节 LFP (LiFeSO4)磷酸铁锂或磷酸铁锂电池作为低温电池包用锂源来进行低温续航等应用。本文将从LiFe3+体系、LiFe2体系以及钴体系钴酸锂和锰酸锂电池低温性能方面进行分析，探讨低温下钴酸锂电池低温性能的影响.及钴酸锂和锂离子电池低温充电性能的优劣。低温是影响电池性能和使用寿命的主要因素之一。

1.低温对钴酸锂电池性能的影响

钴酸锂因其低的理论比容量，高的循环次数和使用寿命，成为了低温电池的重要选择。但是从现有文献来看，钴酸锂电池的制备方法并不是非常理想。在低温下，随着能量密度的降低和充放电速率的降低，锂钴二元合金材料中的钴核和钴晶界的分离和生长受到抑制。另外，因为二元合金材料中的锂存在着电荷转移效应、热效应和自膨胀效应等导致材料内部空间结构的不均匀性，使得二元合金材料会受到局部高温腐蚀和温度应力的影响，从而导致材料性能的下降和性能的衰减。钴酸锂电池中的钴核具有较强且与电极具有良好的粘附性能，可以保持良好的倍率性能；而钴原子由于其特殊的亲核性质而存在不稳定状态，且与锂离子有较强的电子排斥性，使钴酸锂电池低温性能不佳。目前市场上用于循环寿命测试的钴系材料主要为LiFe3+和LiFe2体系。

2.低温下钴酸锂的充放电行为

从表1可以看出，钴酸锂的 Li+ Li络合物在20℃时的容量和充放电率分别达到59%和72%。另外，钴酸锂的 Li+ Li络合物、 Li+ Ba络合物以及 bi+ Li络合物等三种结构都具有相同的导电性。可见，钴的 Li+ Li络合物是理想的低温充电电池；而钴酸锂就是理想的低温充电电池。另外，研究表明冬季的温度较低时充放电过程中的电压变化较为剧烈，且与 Li+ Li络合物以及 bi+ Li络合物的性能关系密切。

3.钴和锰体系钴体系钴酸锂和锰酸锂电池低温性能对比

钴酸锂和锰酸锂电池低温性能对比分析，其温度系数都是小于0℃，低温稳定性较好。从表3可以看出，镍钴锰电池在40℃至55℃时分别能实现25次、100次充电，在-20℃时达到峰值，可满足温度要求。因此.低温下采用锰酸锂作为电芯并不适合选用钴酸锂这个材料。由于镍锰钴三者的离子电导率较高，理论上可以通过控制电解液配方实现低温下的充电行为。低温锂离子电池在-40~-80℃的温度区间都能实现充电行为。因此.锰系材料的钴体系钴酸锂和锰酸锂电池在低温条件下对锂电芯具有较好的稳定性。

4.结论

钴酸锂作为低温电池包用锂源有良好的循环性能和安全性。多节 LFP磷酸铁锂或磷酸铁锂电池可与LiFe2体系相媲美的充电特性；可以为低温电池包用锂源包用方案提供良好的实验基础；使用 LFP电池包可以使循环次数更多地提高能量密度和倍率性能；此外钴酸锂电池可使用在低温条件下进行多次充电和放电。钴酸锂和锂盐体系电池可在低温下进行循环性能更佳；其电化学特性也有更好地表现出来。在磷酸铁锂材料中添加适量钴可以提高电池的倍率性能，但是当温度低于-30℃时，钴容易被分解，使得钴酸锂电池的工作温度范围变窄；所以我们要在保证电池充电性能的前提下尽可能降低低温条件下工作温度。总的来说，由于钴体系电池可通过调控钴浓度、放电温度降低电化学行为并能延长充放电循环次数从而提高电池整体性能，因此，我们可以通过改变钴元素含量以及结构等措施来更好地提高钴酸锂电池在低温环境中的性能。

注：图片非商业用途，存在侵权告知删除！

本文地址：http://www.libattery.net/news/details534.html