冬天又來了，充電機充電鋰電池低溫性能又怎樣突破低溫的局限呢？
2017-10-30 10:47:18??????點擊：
導讀
天冷了，原本能量滿滿的充電機充電鋰電池，容量上都要打一個折扣，充電機充電鋰電池似乎進入了冬眠狀態，這給新能源汽車以及數碼產品用戶帶來不小的煩惱。今天這篇文章關注的話題，就是低溫對充電機充電鋰電池的影響以及業界的研發進展情況。
充電機充電鋰電池最怕是低溫？
在美國汽車協會進行的測試中，一輛電動汽車在75華氏度（約合24℃）時的續航里程為105英里（約合169公里），20華氏度（約合7℃）時候就會降至43英里（約合69公里）——下降幅度高達60%。充電機充電蓄電池與人有幾分相似之處，氣候轉冷后就不那么活躍，鉛蓄充電機充電蓄電池、充電機充電鋰電池和燃料充電機充電蓄電池等都會受到低溫的影響，只是程度不同而已。
以電動客車上使用最多的磷酸鐵充電機充電鋰電池為例，這種充電機充電蓄電池安全性高，單體壽命較長，但低溫性能比其他技術體系的充電機充電蓄電池略差。低溫對磷酸鐵鋰的正負極、電解液和粘接劑等都存在影響。比如，磷酸鐵鋰正極本身電子導電性比較差，低溫環境下容易產生極化，從而降低充電機充電蓄電池容量；受低溫影響，石墨嵌鋰速度降低，容易在負極表面析出金屬鋰，如果充電后擱置時間不足而投入使用，金屬鋰無法全部再次嵌入石墨內部，部分金屬鋰持續存在負極的表面，極有可能形成鋰枝晶，影響充電機充電蓄電池安全；低溫下，電解液黏度會增加，鋰離子遷移阻抗也會隨之增大；此外，在磷酸鐵鋰的生產工藝中，粘接劑也是一個非常關鍵的因素，低溫對粘接劑的性能也會產生較大影響。
同樣是充電機充電鋰電池，鈦酸充電機充電鋰電池的耐低溫性能則比較優異。尖晶石結構的鈦酸鋰負極材料嵌鋰電位約1.5V，不會形成鋰枝晶，在充放電過程中體積應變小于 1%。納米化的鈦酸充電機充電鋰電池可大電流充放電，實現了低溫快充的同時又保障了充電機充電蓄電池的耐久性和安全性。比如，主打鈦酸充電機充電鋰電池的銀隆新能源，其產品具備在-50-60℃的正常充放電能力。
盡管以石墨為負極的鋰離子充電機充電蓄電池可以在-40℃下放電，但要在-20℃及更低溫度下實現常規電流充電則比較困難，這也是業內正在積極探索的一個領域。
業內對耐低溫充電機充電鋰電池的探索
業內企業及科研機構對充電機充電蓄電池耐低溫性能的探索和攻關，多著眼于對現有正負極材料的工藝改進，以及通過提高充電機充電蓄電池的局部環境溫度為充電機充電蓄電池在低溫下工作創造條件。
現在的充電機充電蓄電池材料在走向納米化，材料的粒徑、電阻力、AB平面軸長大小三方面會影響充電機充電蓄電池的低溫特性。沃特瑪通過三種工藝制備磷酸鐵鋰材料，采用不同的工藝將其納米化和進行包覆，結果顯示，AB面軸長的增大使鋰離子遷移通道變大，這有利于提高充電機充電蓄電池的倍率性能；從三種工藝生產的材料來看，層間距大的顆粒石墨，本體阻抗和離子遷移阻抗比較小；電解液方面，沃特瑪在固定溶劑體系和鋰鹽基礎上，使用低溫添加劑，將放電容量從85%提高到90%。據了解，早在2016年底時，沃特瑪已經實現-20、-30、-40℃的環境里下，0.5C充電恒流比達62.9%，-20℃實現放電94%。目前，沃特瑪的低溫充電機充電蓄電池已經在內蒙古、東北三省等地區大范圍推廣。
8月31日，北京理工大學等科研團隊宣布全氣候充電機充電蓄電池產品研發成功。技術人員利用金屬絲通電生熱的原理，在電芯上加裝鎳箔片，鎳箔片通電產生熱量，使充電機充電蓄電池內部溫度升高。達到一定溫度后，箔片會自動斷開以保障充電機充電蓄電池安全。據了解，在-30℃的實驗環境，應用這項技術的充電機充電蓄電池，30秒即能快速升溫至0℃以上，放電功率提高6倍以上，充電功率則提高10倍以上。該團隊相關人員表示，該技術并不改變充電機充電蓄電池原有結構，且改造成本極低，適用于鉛酸充電機充電蓄電池、充電機充電鋰電池等各類充電機充電蓄電池。據充電機充電蓄電池中國網了解，采用該技術的全氣候電動汽車將于2017年12月底發布，預計2020年完成4種車型共11輛產品樣車的開發，并開始示范運行。
據媒體報道，在9月20日落幕的2017年“創客中國”新疆創新創業大賽上，中科院新疆理化所博士王磊領銜開發的“全氣候充電機充電鋰電池”奪得創客組一等獎，這種充電機充電鋰電池可在-40℃~60℃的環境中穩定工作。目前，該團隊已完成了各種高低溫條件下的產品測試工作，即將進入商業化產品生產階段。
2017年9月19日，70輛搭載微宏MpCO充電機充電鋰電池的12米氣電混合動力公交車正式在內蒙古包頭上線。該地區最低氣溫在-30℃以下，最高氣溫可達39℃，包頭選用微宏快充充電機充電蓄電池系統，正是考慮到微宏快充充電機充電蓄電池優異的環境適應性。
山東威能是一家專業從事軍用低溫磷酸鐵充電機充電鋰電池的研發、生產的高新技術企業，與中科院化學所合作研發、生產的磷酸鐵充電機充電鋰電池低溫性能實現重大突破，在低溫-40℃能夠放出額定容量的90%以上。
此外，鵬輝能源的動力充電機充電蓄電池可以在-20~60℃的環境中使用，不需要加熱和冷卻系統。桑頓新能源三元耐低溫性能有了較大提高，電芯可在-20℃環境下正常放電，可以滿足很多整車企業的需求。
為何充電比放電更需要溫度？
細心的讀者可能會發現，許多企業的充電機充電蓄電池產品能夠實現低溫下正常放電，但在同樣的溫度下，實現正常充電就比較吃力，甚至無法充電，為何？
據業內人士解釋，Li+嵌入石墨材料時，首先要去溶劑化，這個過程會消耗一定能量，阻礙了Li+擴散到石墨內部；相反，Li+在脫出石墨材料進入到溶液中時，會有一個溶劑化過程，而溶劑化不消耗能量，Li+可以快速脫出石墨。因此，石墨材料的充電接受能力要明顯遜色于放電接受能力。
低溫環境下，充電機充電蓄電池充電有一定的風險。因為隨著溫度的降低，石墨負極的動力學特性進步一變差，充電過程中，負極的電化學極化明顯加劇，析出的金屬鋰容易形成鋰枝晶，穿破隔膜并導致正負極短路。
因此業內人士建議，盡量避免鋰離子充電機充電蓄電池在低溫下充電。當充電機充電蓄電池必須在低溫下充電時，需要盡可能選擇小電流（即慢充）對鋰離子充電機充電蓄電池進行充電，并在充電后對鋰離子充電機充電蓄電池進行充分擱置，從而保證負極析出的金屬鋰能夠與石墨反應，重新嵌入到石墨負極內部。
當然了，鈦酸充電機充電鋰電池有著材料上的優勢，它在低溫下仍然可以實現快充，這種任性，其他材料充電機充電蓄電池很難學來。
天冷了，原本能量滿滿的充電機充電鋰電池，容量上都要打一個折扣，充電機充電鋰電池似乎進入了冬眠狀態，這給新能源汽車以及數碼產品用戶帶來不小的煩惱。今天這篇文章關注的話題，就是低溫對充電機充電鋰電池的影響以及業界的研發進展情況。
充電機充電鋰電池最怕是低溫？
在美國汽車協會進行的測試中，一輛電動汽車在75華氏度（約合24℃）時的續航里程為105英里（約合169公里），20華氏度（約合7℃）時候就會降至43英里（約合69公里）——下降幅度高達60%。充電機充電蓄電池與人有幾分相似之處，氣候轉冷后就不那么活躍，鉛蓄充電機充電蓄電池、充電機充電鋰電池和燃料充電機充電蓄電池等都會受到低溫的影響，只是程度不同而已。
以電動客車上使用最多的磷酸鐵充電機充電鋰電池為例，這種充電機充電蓄電池安全性高，單體壽命較長，但低溫性能比其他技術體系的充電機充電蓄電池略差。低溫對磷酸鐵鋰的正負極、電解液和粘接劑等都存在影響。比如，磷酸鐵鋰正極本身電子導電性比較差，低溫環境下容易產生極化，從而降低充電機充電蓄電池容量；受低溫影響，石墨嵌鋰速度降低，容易在負極表面析出金屬鋰，如果充電后擱置時間不足而投入使用，金屬鋰無法全部再次嵌入石墨內部，部分金屬鋰持續存在負極的表面，極有可能形成鋰枝晶，影響充電機充電蓄電池安全；低溫下，電解液黏度會增加，鋰離子遷移阻抗也會隨之增大；此外，在磷酸鐵鋰的生產工藝中，粘接劑也是一個非常關鍵的因素，低溫對粘接劑的性能也會產生較大影響。
同樣是充電機充電鋰電池，鈦酸充電機充電鋰電池的耐低溫性能則比較優異。尖晶石結構的鈦酸鋰負極材料嵌鋰電位約1.5V，不會形成鋰枝晶，在充放電過程中體積應變小于 1%。納米化的鈦酸充電機充電鋰電池可大電流充放電，實現了低溫快充的同時又保障了充電機充電蓄電池的耐久性和安全性。比如，主打鈦酸充電機充電鋰電池的銀隆新能源，其產品具備在-50-60℃的正常充放電能力。
盡管以石墨為負極的鋰離子充電機充電蓄電池可以在-40℃下放電，但要在-20℃及更低溫度下實現常規電流充電則比較困難，這也是業內正在積極探索的一個領域。
業內對耐低溫充電機充電鋰電池的探索
業內企業及科研機構對充電機充電蓄電池耐低溫性能的探索和攻關，多著眼于對現有正負極材料的工藝改進，以及通過提高充電機充電蓄電池的局部環境溫度為充電機充電蓄電池在低溫下工作創造條件。
現在的充電機充電蓄電池材料在走向納米化，材料的粒徑、電阻力、AB平面軸長大小三方面會影響充電機充電蓄電池的低溫特性。沃特瑪通過三種工藝制備磷酸鐵鋰材料，采用不同的工藝將其納米化和進行包覆，結果顯示，AB面軸長的增大使鋰離子遷移通道變大，這有利于提高充電機充電蓄電池的倍率性能；從三種工藝生產的材料來看，層間距大的顆粒石墨，本體阻抗和離子遷移阻抗比較小；電解液方面，沃特瑪在固定溶劑體系和鋰鹽基礎上，使用低溫添加劑，將放電容量從85%提高到90%。據了解，早在2016年底時，沃特瑪已經實現-20、-30、-40℃的環境里下，0.5C充電恒流比達62.9%，-20℃實現放電94%。目前，沃特瑪的低溫充電機充電蓄電池已經在內蒙古、東北三省等地區大范圍推廣。
8月31日，北京理工大學等科研團隊宣布全氣候充電機充電蓄電池產品研發成功。技術人員利用金屬絲通電生熱的原理，在電芯上加裝鎳箔片，鎳箔片通電產生熱量，使充電機充電蓄電池內部溫度升高。達到一定溫度后，箔片會自動斷開以保障充電機充電蓄電池安全。據了解，在-30℃的實驗環境，應用這項技術的充電機充電蓄電池，30秒即能快速升溫至0℃以上，放電功率提高6倍以上，充電功率則提高10倍以上。該團隊相關人員表示，該技術并不改變充電機充電蓄電池原有結構，且改造成本極低，適用于鉛酸充電機充電蓄電池、充電機充電鋰電池等各類充電機充電蓄電池。據充電機充電蓄電池中國網了解，采用該技術的全氣候電動汽車將于2017年12月底發布，預計2020年完成4種車型共11輛產品樣車的開發，并開始示范運行。
據媒體報道，在9月20日落幕的2017年“創客中國”新疆創新創業大賽上，中科院新疆理化所博士王磊領銜開發的“全氣候充電機充電鋰電池”奪得創客組一等獎，這種充電機充電鋰電池可在-40℃~60℃的環境中穩定工作。目前，該團隊已完成了各種高低溫條件下的產品測試工作，即將進入商業化產品生產階段。
2017年9月19日，70輛搭載微宏MpCO充電機充電鋰電池的12米氣電混合動力公交車正式在內蒙古包頭上線。該地區最低氣溫在-30℃以下，最高氣溫可達39℃，包頭選用微宏快充充電機充電蓄電池系統，正是考慮到微宏快充充電機充電蓄電池優異的環境適應性。
山東威能是一家專業從事軍用低溫磷酸鐵充電機充電鋰電池的研發、生產的高新技術企業，與中科院化學所合作研發、生產的磷酸鐵充電機充電鋰電池低溫性能實現重大突破，在低溫-40℃能夠放出額定容量的90%以上。
此外，鵬輝能源的動力充電機充電蓄電池可以在-20~60℃的環境中使用，不需要加熱和冷卻系統。桑頓新能源三元耐低溫性能有了較大提高，電芯可在-20℃環境下正常放電，可以滿足很多整車企業的需求。
為何充電比放電更需要溫度？
細心的讀者可能會發現，許多企業的充電機充電蓄電池產品能夠實現低溫下正常放電，但在同樣的溫度下，實現正常充電就比較吃力，甚至無法充電，為何？
據業內人士解釋，Li+嵌入石墨材料時，首先要去溶劑化，這個過程會消耗一定能量，阻礙了Li+擴散到石墨內部；相反，Li+在脫出石墨材料進入到溶液中時，會有一個溶劑化過程，而溶劑化不消耗能量，Li+可以快速脫出石墨。因此，石墨材料的充電接受能力要明顯遜色于放電接受能力。
低溫環境下，充電機充電蓄電池充電有一定的風險。因為隨著溫度的降低，石墨負極的動力學特性進步一變差，充電過程中，負極的電化學極化明顯加劇，析出的金屬鋰容易形成鋰枝晶，穿破隔膜并導致正負極短路。
因此業內人士建議，盡量避免鋰離子充電機充電蓄電池在低溫下充電。當充電機充電蓄電池必須在低溫下充電時，需要盡可能選擇小電流（即慢充）對鋰離子充電機充電蓄電池進行充電，并在充電后對鋰離子充電機充電蓄電池進行充分擱置，從而保證負極析出的金屬鋰能夠與石墨反應，重新嵌入到石墨負極內部。
當然了，鈦酸充電機充電鋰電池有著材料上的優勢，它在低溫下仍然可以實現快充，這種任性，其他材料充電機充電蓄電池很難學來。
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