德耐隆淺談刀片電池是如何解決低溫性能差問題

  次瀏覽  本站  2021/05/21

隨著比亞迪宣布，旗下全系純電動車行開始全面搭載刀片電池。而此前，比亞迪稱將向一汽和紅旗供應刀片電池?？梢灶A見，隨著新能源汽車的逐漸普及，刀片電池的需求也將進一步增加，也將帶動磷酸鐵鋰的價格。伴隨的低溫極寒對電池性能影響的話題也隨之展開。

眾所周知“刀片電池”屬于磷酸鐵鋰電池，從產品結構來看就是將動力電池的電芯加長，使單個電芯形狀扁平、窄小，雖仍保留了模組的結構，但其通過多個"刀片"捆扎形成模組，通過少數幾個大模組的組合成電池，整體思路同樣是減少模組結構和單體連接線束，提升封裝效率。同時，可以大大提升其能量密度。

長期以來，低溫始終是困擾電動汽車普及的難點之一。這是因為目前市場上主流的鋰電池在低溫的影響下，正負極的電解液和粘接劑流動性會變差，導致電池的容量還有性能下降，從而引發電動汽車續航變短、充電變慢等問題。

針對磷酸鐵鋰電池低溫特性影響因素做了比較詳細的研究：一個是正極的影響，磷酸鐵鋰正極本身電子導電性比較差，另外比較容易產生極化，降低容量的發揮；第二個負極，負極這塊主要是低溫充電，因為它會影響到安全性問題；第三個是電解液這一塊，可能低溫下黏度會增大，鋰離子遷移阻抗會增大；第四個就是粘結劑，現這個對電池的低溫性能影響也是比較大的。

簡單而言整個思路是從正極、負極、電液、粘結劑四塊提高磷酸鐵鋰電池的低溫性能。

正極方面，現在都是納米化，它的粒徑、電阻力，AB平面軸長大小三方面會影響到整個電池低溫的特性。通過三種工藝制備了磷酸鐵鋰，從整個制備的條件來講，不同的磷酸鐵鋰工藝納米化跟包覆，我們從AB面的軸長來看，AB面軸長的增大使得鋰離子遷移通道會變大，將有利于提高電池倍率的性能。不同工藝對正極也有不同的影響，100到200納米粒徑磷酸鐵鋰做出的電池低溫放電特性比較好，在－20度可以釋放94％，也就是粒徑的納米化縮短了遷移的路徑，也提高了低溫放電的性能，因為磷酸鐵鋰放電主要是跟正極有關。

在結構和材料方面，比亞迪在刀片電池中配備了保溫綿以及特殊的保溫材料，強化其低溫性能。另外，比亞迪更是采用了更加有效、科學的熱管理系統，通過自動控制讓刀片電池的內部環境保持在一個最佳的工作溫度，從而減緩低溫對電池造成的影響，讓刀片電池擁有優異的低溫性能。

就此廣州市綠原環保材料有限公司的德耐隆Telite®為動力電池包提供導熱、隔熱、保溫，低應力緩釋等關鍵保護。新型的阻燃技術三大技術，在協助電池進行熱管理、降低溫差、實現熱平衡;撞擊、跌落、爆炸瞬間完成沖擊力緩釋;實現在高溫、過充、刺穿防爆中的阻燃隔熱效果等方面將取得決定性的作用。

德耐隆Telite®產品系列I-HWR-Q采用獨創新材料工藝幫助鋰電池有效抵御戶外高低溫變化的影響，為電池提供安全合理的工作環境，從而保持電池的溫度一致性，保持電池組的性能使用壽命。

德耐隆Telite®保溫隔熱材料在各種電子設備和汽車應用中脫穎而出，并有助于您應對未來大容量鋰電池系統和其他電子元件的設計和生產的相關挑戰：

?熱阻極低GB/T 10295-2008 0.069[m2.K]/W

?優異的熱穩定性（-200℃至220℃）

?嚴酷條件下的可靠性能——耐熱沖擊、抗氧化、抗潮濕和耐化學品性

?隔熱保溫（導熱系數僅為0.018W/m.k）

在冬天低溫下放電問題不大，主要是低溫充電。因為在橫流比方面，1C或者0．5C的橫流比非常關鍵，到恒壓需要非常長時間，通過改進三種不同石墨的對比，發現其中一種在－20度充電恒流比有比較大的改善，從40％提高到70％多，層間距的增大，還有粒徑的減小。

  電解液這一塊，在－20度，－30度下電解液結冰，黏度增大，形成性能惡化。電解液從三方面：溶劑，鋰鹽，添加劑。通過實驗發現溶劑對磷酸鐵鋰電池低溫影響從70％多影響到90％多，有十幾個點的影響；其次，不同鋰鹽對低溫的充放電的特性有一定的影響。固定了溶劑體系和鋰鹽基礎上，低溫添加劑可以使放電容量從85％提高到90％，也就是說，整個電解液體系中，溶劑、鋰鹽還有添加劑都對動力電池低溫特性有一定的影響，包括其他的材料體系一樣適用。

  粘結劑方面，饒睦敏表示有三種，兩種點狀，一種線狀的。－20度充放電情況下，兩種點狀大概做了70多到80的循環以后，整個極片是有粘結劑失效的現狀，而采用線狀的粘結劑不會存在這個問題。在整個體系上，從正極、負極、電解液到粘結劑的改善以后，在磷酸鐵鋰電池單體這塊做得比較好的效果，一個是充電特性，－20、－30、－40度溫度下0．5C充電恒流比可以達到62．9％，－20度溫度下放電可以放出94％，這是倍率跟循環的一些特性。

  從總體上講，新能源汽車在北方的正常運營，低溫條件下不只是電池單體能夠解決充電問題，要通過pack還有BMS整個循環電池的涉獵，還有保障模式的創新，加起來才能充分保障新能源汽車在北方低溫正常運營。