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低温燃料电池以其能量转换效率高,启动迅速,无噪音

发布时间:2024-01-25 7:57:15

  1. 影响磷酸铁锂电池低温性能的因素有哪些
  2. 低温环境对电池有哪些影响?
  3. 燃料电池的电极是什么材料的?

一、影响磷酸铁锂电池低温性能的因素有哪些

磷酸铁锂电池受温度影响很大,需要对电池进行热管理才能提高电池的使用效率。

磷酸铁锂电池在0~-20℃温度下,放电容量分别相当于25℃温度下放电容量的88.05%、65.52%和38.88%;放电平均电压依次为3.134、2.963v和2.788v,一20℃放电平均电压比25℃时降低了0.431v。从上述分析可知,随着温度的降低,锂离子电池的放电平均电压和放电容量均有所降低,尤其当温度为-20℃时,电池的放电容量和放电平均电压下降较快。

低温对磷酸铁锂电池的正负极、电解液和粘接剂等都存在影响。比如,磷酸铁锂电池正极本身电子导电性比较差,低温环境下容易产生极化,从而降低电池容量;受低温影响,石墨嵌锂速度降低,容易在负极表面析出金属锂,如果充电后搁置时间不足而投入使用,金属锂无法全部再次嵌入石墨内部,部分金属锂持续存在负极的表面,极有可能形成锂枝晶,影响电池安全。

低温下,电解液黏度会增加,锂离子迁移阻抗也会随之增大;此外,在磷酸铁锂电池的生产工艺中,粘接剂也是一个非常关键的因素,低温对粘接剂的性能也会产生较大影响。不仅如此,磷酸铁锂电池在低温充电时,锂离子可能来不及嵌入石墨负极当中,从而析出在负极表面形成金属锂枝晶,这一反应会消耗电池中的可以反复充放电的锂离子、并大幅降低电池容量,析出的金属锂枝晶也可能会刺穿隔膜,从而影响安全性能。

磷酸铁锂电池的低温特性是由其材料特性决定的,很难改变。做过很多实验,不同材料锂电池的低温性能也有区别,现在最热火的磷酸铁锂是低温性能最差的,我们的产品在-10℃时放出容量为最大容量的89%,应该在业内已经是比较高的;在55℃下放出容量可达到95%,相对低温的衰减还是比较少的。

对磷酸铁锂电池来说,过度放电和过度充电对电池的容量都有损害。正确使用锂电池的方法,就是电量不满即可充,避免电量用完再充,避免过充。锂电池的最佳使用温度是0到35摄氏度。低温环境会降低锂离子的活性,电池放电能力变弱,使用时间缩短。如果锂电池处于低温环境的时间较短,这种损害只是暂时的,不会对电池容量产生损害。当温度回升之后,性能会恢复。

不过,如果磷酸铁锂电池长时间在低温环境下工作和充放电,电池阳极表面会析出金属锂,这个过程不可逆,会对电池容量造成永久损害。

以上就是温度对磷酸铁锂电池性能的影响,锂电池低温充电,有个确切的且不可接受的危害是锂单质沉积,循环寿命受损且热失控风险上升。

二、低温环境对电池有哪些影响?

在所有的环境因素中,温度对电池的充放电性能影响最大,在电极/电解液界面上的电化学反应与环境温度有关,电极/电解液界面被视为锂电池的心脏。 如果温度下降,电极的反应率也下降,假设电池电压保持恒定,放电电流降低,电池的功率输出也会下降。如果温度上升则相反,即电池输出功率会上升,温度也影响电解液的传送速度温度上升则加快,传送温度下降,传送减慢,锂电池充放电性能也会受到影响。

三、燃料电池的电极是什么材料的?

燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池,电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等,像一个蓄电池,但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。

燃料电池的电极是燃料发生氧化反应与氧化剂发生还原反应的电化学反应场所,其性能的好坏关键在于触媒的性能、电极的材料与电极的制程等。

常用的燃料电池的电极有:

①氢氧燃料电池:

氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂(pt)或石墨做电极材料,负极通入h2,正极通入 o2,

总反应为:2h2 + o2 === 2h2o

②甲醇燃料电池:

甲醇燃料电池以铂为两极,用碱或酸作为电解质:

1. 碱性电解质(koh溶液为例)

总反应式:2ch4o + 3o2 +4koh === 2k2co3 + 6h2o

2. 酸性电解质(h2so4溶液为例)

总反应: 2ch4o + 3o2 === 2co2 + 4h2o

③甲烷燃料电池:

甲烷燃料电池以多孔镍板为两极,电解质溶液为koh,生成的co2还要与koh反应生成k2co3,所以总反应为:ch4

+ 2koh+ 2o2 === k2co3 +

3h2o。

④铝–空气–海水电池:

我国首创以铝–空气–海水电池作为能源的新型海水标志灯,以海水为电解质,靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟,就会发出耀眼的白光。电源负极材料为:铝;电源正极材料为:石墨、铂网等能导电的惰性材料。

总反应式为:4al+3o2+6h2o===4al(oh)3