溫度對電池性能的影響

1、溫度對電池性能的影響2012-11-17 10:37:43 來源:本站 評論:0 點擊:474 收藏 溫度是電動汽車動力電源系統(tǒng)中控制的最主要的參數(shù)之一, 也是影響電池性能的最主要 的參數(shù),在電池的所有檢測制度中,必須注明溫度,原因就是溫度對 電池性能 影響比較大, 包括電池的內阻、充電性能、放電性能、安全性、壽命等。 溫度對放電性能的影響溫度對放電性能的影響直接反應到放電容量和放電電壓上。溫度降低,電池內阻加大, 電化學反應速度放慢, 極化內阻迅速增加, 電池放電容量和放電平臺下降, 影響電池功率和 能量的輸出。以 80A h 的鎳氫電池放電為例,常溫下將 電動汽車 電池充滿電,在不同溫度下

2、以 1C 電 流放電,容量與溫度的關系如圖 5-1所示。在一 20,放電容量比較低,在 20時,放電 容量最大, 再隨著溫度升高, 放電容量降低, 但中高溫的放電容量明顯比低溫時放電容量大, 說明中高溫放電性能強于低溫放電性能。 這是因為溫度高, 有利于合金中氫原子的擴散, 提 高了合金動力學性能,同時電解液 KOH 的導電率隨溫度升高而增加,在高溫下電解質導電 率大,電流遷移能力強,遷移內阻減小,電流充放電性能增強。 溫度對過電勢的影響較為顯著, 溫度越高,過電勢越小, 電極反應越容易進行。這是因 為電極放電反應過電勢由兩個因素決定:合金與電解液接觸面上的電荷轉移阻力; 氫原 子從合金本體到

3、表面的擴散阻力。 溫度升高使氫原子擴散和電荷轉移速度加快, 促進電極反 應的進行,反應過電勢減小,因而電池的放電容量升高,同樣,在高溫情況下,電池的放電功率能力也會有所上升。而在低溫(一 20條件下,電池的放電性能差于室溫時的放電 性能, 主要是金屬氫化物低溫下過于穩(wěn)定、 電化學反應阻抗加大引起的。 同時, 低溫情況下, 電池的歐姆內阻也增大,影響電池放電功率的輸出。對于鋰離子電池, 同樣低溫條件下放電容量急劇下降, 但在高溫情況下放電容量并不比 常溫低, 有時還會略高于常溫容量, 主要是高溫情況下鋰離子遷移速度加快, 鋰電極不像鎳 電極和和貯氫電極那樣在高溫情況下產(chǎn)生分解或形成氫氣使容量下降

4、。電池模塊低溫放電 時, 隨著放電的進行, 由于電阻等原因產(chǎn)生熱量, 使電池溫度升高, 表現(xiàn)為電壓有抬升現(xiàn)象, 隨著放電的進行,電壓再逐漸下降。如圖 5-1磷酸鐵鋰鋰離子電池的放電曲線所示。圖 5 2為 Ni/MH電池在不同溫度下的內阻和放電能量曲線。 從圖中可以看到, 在所測溫度范圍內, 低溫條件下電池內阻較高, 隨著溫度的升高內阻 越來越低。在低溫一 20的條件下,電池直流內阻甚至為常溫 25時的 3倍,為高溫 55 條件下的 4倍。而放電能量的變化情況基本上與內阻的變化趨勢相反。圖 5-3是鎳氫電池和磷酸鐵鋰電池在不同溫度下的放電效率實驗。當溫度超過 50時, 鎳氫電池充電效率和電池壽命

5、都會大大衰減, 在低溫狀態(tài)下, 電池的放電能力也比正常溫度 小得多。 在溫度高于 40或者溫度低于 0時, 電池的放電效率顯著降低。 而磷酸鐵鋰鋰離 子電池在低溫情況下,放電效率會迅速下降,高溫情況下與常溫比較無明顯差別。溫度的補償公式一般按公式(3-35 來進行。對于常用的 電動汽車 鉛酸蓄電池,補償系 數(shù)通常取 0.007/,即溫度每下降 1容量下降 0.7%左右, Ni/MH電池一般取 0.0034, 但在高溫情況下,自放電等比較嚴重,放電容量表現(xiàn)同樣為下降, 不能按此公式補償。 鋰離 子電池一般取 0.25%-0.3%, 高溫時可以按此公式進行補償, 低溫時由于影響因素比較多, 不能按此公式或系數(shù)進行補償。低溫啟動