中國(guó)粉體網(wǎng)訊 在冬季，自嘲“凍死狗”的人們裹緊了大衣,，想盡力留住被風(fēng)撩撥的一絲溫度,。而最尷尬的事情莫過(guò)于，當(dāng)你想駕愛(ài)車似古人御風(fēng)而行的時(shí)候,，電動(dòng)汽車“罷工”了,！在冬季，動(dòng)力電池對(duì)溫暖的渴望,，不亞于人們?cè)诒煅┑乩飮鸂t取暖的念想,。
低溫是電動(dòng)汽車在我國(guó)大北方、高寒地區(qū)等地推廣的一個(gè)障礙,，更是動(dòng)力電池企業(yè)的一塊心病,，攻克動(dòng)力電池的耐低溫問(wèn)題，一直是業(yè)內(nèi)重點(diǎn)努力的方向之一,。
微觀看低溫對(duì)動(dòng)力電池的影響
許多動(dòng)力電池為什么一到冬季就不行了,？在低溫環(huán)境里，它的內(nèi)部究竟發(fā)生了什么,？
以電動(dòng)客車上使用最多的磷酸鐵鋰電池為例,，這種電池安全性高，單體壽命較長(zhǎng),，但低溫性能比其他技術(shù)體系的電池略差,。低溫對(duì)磷酸鐵鋰的正負(fù)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(dǎo)電性比較差,，低溫環(huán)境下容易產(chǎn)生極化，從而降低電池容量,；受低溫影響,，石墨嵌鋰速度降低，容易在負(fù)極表面析出金屬鋰,，如果充電后擱置時(shí)間不足而投入使用,，金屬鋰無(wú)法全部再次嵌入石墨內(nèi)部，部分金屬鋰持續(xù)存在負(fù)極的表面,，極有可能形成鋰枝晶,，影響電池安全；低溫環(huán)境下,，電解液黏度會(huì)增加,，鋰離子遷移阻抗也會(huì)隨之增大；此外,，在磷酸鐵鋰的生產(chǎn)工藝中,，粘接劑也是一個(gè)非常關(guān)鍵的因素，低溫對(duì)粘接劑的性能也會(huì)產(chǎn)生較大影響,。
低溫帶來(lái)的另外一個(gè)問(wèn)題,，反映到用戶端就是充電時(shí)間延長(zhǎng)。在低溫下充電,，電池容易析鋰,，所以充電之前,，一般要對(duì)電池進(jìn)行緩慢加熱,，等電池溫度升高至正常溫度后再進(jìn)行充電。
多維度攻克耐低溫難題
解決電池的耐低溫問(wèn)題,，通常從電池材料,、電芯設(shè)計(jì)及PACK制造三方面著手，提高鋰離子電池的低溫充放電性能和循環(huán)壽命,。桑頓新能源研發(fā)部總經(jīng)理苗力孝向電池中國(guó)網(wǎng)介紹了動(dòng)力電池的耐低溫解決方案,。
目前，汽車動(dòng)力電池常見(jiàn)的正極材料以三元和磷酸鐵鋰為主,，可通過(guò)減小粒徑,，采用納米技術(shù)使得材料的一次顆粒納米化，從而縮短鋰離子的遷移路徑,；磷酸鐵鋰可以通過(guò)摻雜La（La是鑭的元素符號(hào)）,、Mg,，增大C軸，改變層間距,，增大鋰離子傳輸通道,；在三元NCM表面包覆LBO-S快離子導(dǎo)體（也稱超離子導(dǎo)體，有時(shí)又稱固體電解質(zhì),，它區(qū)別于一般離子導(dǎo)體的最基本特征,，即在一定的溫度范圍內(nèi)具有能與液體電解質(zhì)相比擬的離子電導(dǎo)率），以減少SEI的形成,，使鋰離子的傳輸直接可以通過(guò)快離子導(dǎo)體進(jìn)出材料本體,。
對(duì)于負(fù)極材料，現(xiàn)有石墨負(fù)極材料可通過(guò)包覆,、表面氧化,、摻雜或包覆其它元素，來(lái)增加石墨層間距,，加快鋰離子在負(fù)極表面的去溶劑化速度,，從而改善鋰離子嵌入石墨負(fù)極的速度。苗力孝表示,，開發(fā)鋰合金,、錫基負(fù)極等新型負(fù)極材料，可大大改善鋰離子電池的低溫性能,。
電解液主要分為鋰鹽,、溶劑和添加劑三部分。苗力孝介紹,，關(guān)于鋰鹽,，可添加硼酸鹽，有助于在材料表面形成穩(wěn)定的SEI膜,，并有利于鋰離子的擴(kuò)散,；關(guān)于溶劑，可通過(guò)配置一個(gè)合理的比例,，改善電解液溶劑的低溫性能,；關(guān)于添加劑，通過(guò)添加不同的添加劑,，對(duì)電池的低溫性能也有不同的改善作用,。據(jù)了解，桑頓新能源有專門的團(tuán)隊(duì),，專注于電解液配方研發(fā),，以解決動(dòng)力電池的耐低溫問(wèn)題。目前,，桑頓新能源研發(fā)的三元鋰電池,，其耐低溫性能有了較大提高,，電芯可在零下20℃環(huán)境下放電，能夠滿足電動(dòng)汽車在寒冷環(huán)境下的運(yùn)行需求,。
此外,，鵬輝能源的動(dòng)力電池可以在-20~60℃的環(huán)境中使用，且不需要加熱和冷卻系統(tǒng),。山東威能是一家專業(yè)從事軍用低溫磷酸鐵鋰電池的研發(fā),、生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè)，與中科院化學(xué)所合作研發(fā),、生產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池低溫性能實(shí)現(xiàn)重大突破,，在低溫-40℃能夠放出額定容量的90%以上。
推廣新能源汽車 低溫是挑戰(zhàn)更是機(jī)會(huì)
作為鋰電池之一種,，鈦酸鋰電池的耐低溫性能則比較優(yōu)異,。尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰負(fù)極材料嵌鋰電位約1.5V，不會(huì)形成鋰枝晶,，在充放電過(guò)程中體積應(yīng)變小于1%,。納米化的鈦酸鋰電池可大電流充放電，實(shí)現(xiàn)了低溫快充的同時(shí)又保障了電池的耐久性和安全性,。
電池中國(guó)網(wǎng)最新消息,，2017年11月28日，在這個(gè)天寒地凍季節(jié),，銀隆新能源生產(chǎn)的純電動(dòng)公交車在北方城市天津正式投入運(yùn)營(yíng),，這再次彰顯了銀隆新能源鈦酸鋰電池優(yōu)異的耐低溫性能。主打鈦酸鋰電池的銀隆新能源,，其產(chǎn)品具備在-50~60℃溫度范圍的正常充放電能力,，公司生產(chǎn)的公交車已在哈爾濱、天津,、石家莊,、銀川、保定,、邯鄲等全國(guó)40多個(gè)城市實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化運(yùn)營(yíng),，耐低溫效果良好,。鈦酸鋰電池憑借其優(yōu)異的耐低溫性能,，成為我國(guó)在寒冷地區(qū)推廣新能源汽車的先鋒，銀隆新能源是鈦酸鋰電池走向更廣市場(chǎng)的星星之火,。
2017年7月31日,，在北京市延慶區(qū)電動(dòng)公交車運(yùn)營(yíng)啟動(dòng)儀式上，50輛搭載微宏動(dòng)力快充電池系統(tǒng)的純電動(dòng)公交車交付北京公交集團(tuán)并投入運(yùn)營(yíng),。此次交付的50輛純電動(dòng)公交車搭載微宏動(dòng)力生產(chǎn)的快充電池,，能量密度高,，續(xù)航里程更長(zhǎng)。至此,，微宏動(dòng)力已在北京市場(chǎng)配套超過(guò)千輛各類公交車型,。2017年9月19日，70輛搭載微宏MpCO鋰電池的12米氣電混合動(dòng)力公交車正式在內(nèi)蒙古包頭上線,。該地區(qū)最低氣溫在-30℃以下,，最高氣溫可達(dá)39℃，包頭選用微宏快充電池系統(tǒng),，正是考慮到微宏快充電池優(yōu)異的環(huán)境適應(yīng)性,。微宏動(dòng)力對(duì)寒冷地區(qū)公交市場(chǎng)的開拓如火如荼，它也是業(yè)內(nèi)探索動(dòng)力電池耐低溫技術(shù)的一個(gè)典型代表,。
解決耐低溫問(wèn)題 仍需技術(shù)驅(qū)動(dòng)
動(dòng)力電池的低溫問(wèn)題,，還有很多解決方案，比如,，所謂的“全氣候電池”,，在正負(fù)極片之間加入加熱片，通過(guò)開關(guān)進(jìn)行電路控制,，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的加熱,。這種內(nèi)加熱的效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于外部加熱，并且能耗更低,。全氣候電池在續(xù)航能力,、充電時(shí)間以及使用壽命方面有了大幅改善。
從微觀層面解決動(dòng)力電池的耐低溫問(wèn)題,，比如從電池材料上攻克耐低溫難題,，仍需依靠技術(shù)驅(qū)動(dòng)，抓住電池“怕”低溫的病根,，對(duì)癥下藥,，這樣解決也更為徹底。
目前,，很多三元鋰電池也具備了耐低溫的特性,，鈦酸鋰電池更是耐低溫性能中的佼佼者，電動(dòng)汽車推廣存在的低溫瓶頸也將逐步得到解決,。
