鋰動力電池高低溫特性_鋰動力電池模組溫度采集方法

　　1.鋰動力電池高低溫特性

　　（1）鋰動力電池低溫特性

　　鋰動力電池在不同低溫下的放電容量曲線如圖1所示，與室溫20℃相比，低溫-20℃下容量衰減已經(jīng)比較明顯，到-30℃是容量損失更多，-40℃下容量連一半都不到了。

　　從電化學(xué)角度分析，溶液電阻、SEI膜電阻在整個溫度范圍內(nèi)變化不大，對鋰動力電池低溫性能的影響較??；電荷傳遞電阻隨溫度的降低而顯著增加，且在整個溫度范圍內(nèi)隨溫度的變化都明顯大于溶液電阻和SEI膜電阻。這是因?yàn)殡S著溫度的降低，電解液的離子電導(dǎo)率隨之降低，SEI膜電阻和電化學(xué)反應(yīng)電阻隨之增大，導(dǎo)致低溫下歐姆極化、濃差極化和電化學(xué)極化均增大，在鋰動力電池的放電曲線上就表現(xiàn)為平均電壓和放電容量均隨著溫度降低而降低。

　　鋰動力電池在低溫充電過程中的歐姆極化、濃差極化和電化學(xué)極化將加大，導(dǎo)致金屬鋰沉積，使電解液分解，最終導(dǎo)致電極表面SEI膜增厚、SEI膜電阻增加，在放電曲線上表現(xiàn)為放電平臺和放電容量降低。

　　鋰動力電池在低溫條件下，化學(xué)反應(yīng)活性降低，同時(shí)鋰離子遷移變慢，在負(fù)極表面的鋰離子還沒有嵌入到負(fù)極中已經(jīng)先還原成金屬鋰，并在負(fù)極表面沉淀析出形成鋰枝晶，這容易刺穿隔膜造成電池內(nèi)短路，進(jìn)而損壞電池，造成安全事故。

　　（2）鋰動力電池高溫特性

　　鋰動力電池在120℃高溫下，鋰動力電池的部分正極粘結(jié)劑PVdF將從Part1區(qū)域遷移到正極表面，造成Part1區(qū)域的粘結(jié)劑含量下降，即活性材料中粘結(jié)劑的缺失，導(dǎo)致電化學(xué)反應(yīng)的能力下降。在Part2區(qū)域，因是正極的主體，粘結(jié)劑含量正常，高溫影響不大，活性材料可以正常進(jìn)行反應(yīng)。

　　鋰動力電池在85℃下循環(huán)，鋰動力電池的負(fù)極表面出現(xiàn)固體電解質(zhì)，負(fù)極表面被新生成的固體電解質(zhì)覆蓋。當(dāng)溫度上升在120℃時(shí)，生成了更多的固體電解質(zhì)，負(fù)極表面被更多的固體電解質(zhì)覆蓋，消耗了更多的活性鋰離子，造成鋰動力電池容量的下降。

　　2.鋰動力電池模組溫度采集方法

　　在設(shè)計(jì)鋰動力電池模組溫度采集點(diǎn)時(shí)，采用的溫度采集的方法有：

　　1）直接采集電芯溫度，通常是把NTC熱敏電阻布置在鋰動力電池模組電芯表面。在鋰動力電池模組電芯的特性比較均勻時(shí)，NTC熱敏電阻在鋰動力電池模組電芯表面上布置時(shí)，可以采取粘貼方法。

　　2）間接通集電芯溫度，比較典型的辦法是在鋰動力電池模組的兩個端板處，在鋰動力電池模組的端板上嵌入NTC熱敏電阻，這樣能夠準(zhǔn)確的感知頭尾兩片動力電池電芯的溫度，根據(jù)采集頭尾兩片動力電池電芯的溫度推算出整個鋰動力電池模組電芯的溫度。

　　3）采集動力電池電芯互聯(lián)板上端的溫度，即把NTC熱敏電阻嵌入到動力電池電芯的內(nèi)部互聯(lián)板里面，開準(zhǔn)確的感知動力電池電芯的最高溫度。

　　4）采集鋰動力電池模組母線溫度，在鋰動力電池模組母線上設(shè)有凹槽，溫度傳感器固定于所述凹槽中，凹槽內(nèi)設(shè)有用于固定溫度傳感器的固定膠。

　　5）采集鋰動力電池模組蓋板表面的溫度，將NTC熱敏電阻直接粘貼在鋰動力電池模組蓋板上。

　　在NTC熱敏電阻與動力電池母線排、電芯互聯(lián)板連接或與鋰動力電池模組電芯表面、蓋板表面上粘合時(shí)，需要考慮操作工藝對NTC熱敏電阻的影響。在固定過程中若操作不當(dāng)，可能會造成NTC熱敏電阻斷線、短路或引線涂層斷裂。因NTC熱敏電阻內(nèi)部的基材陶瓷屬于易碎材料，在連接或粘貼的過程處理中不能施加過大壓力或沖擊，否則會導(dǎo)致引線與元件之間的接合部斷開，或?qū)е略屏?。在連接或粘貼時(shí)還需考慮NTC熱敏電阻在整個溫度范圍內(nèi)不同材料的膨脹系數(shù)，否則產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力損壞NTC熱敏電阻本身。