目前電動汽車在不同溫度下整個效率還是有比較大的差別,常溫下能跑160公里的電動汽車可能到了－20度只能跑60－80公里了,效率降低得比較明顯.其次是冬天低溫充電的問題,包括難充電、安全事故的問題.


    電動客車領域大部分動力電池使用的都是磷酸鐵鋰.饒睦敏表示,磷酸鐵鋰有幾個比較優(yōu)勢的特點:循環(huán)壽命和倍率比較好,但是低溫比其他的電池體系會差一點.其次,目前電動汽車在不同溫度下整個效率還是有比較大的差別,常溫下能跑160公里的電動汽車可能到了－20度只能跑60－80公里了,效率降低得比較明顯.其次是冬天低溫充電的問題,包括難充電、安全事故的問題.


    針對磷酸鐵鋰電池,沃特瑪對它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(fā)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(xiàn)這個對電池的低溫性能影響也是比較大的.


    沃特瑪整個思路是從正極、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(xiàn)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,從我們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.


    從負極方面考慮充電特性,饒睦敏認為鋰電池低溫充電主要是負極影響,包括粒徑大小還有負極的間距變化,選取了三種不同的人造石墨作為負極,來研究不同的層間距和粒徑對低溫特性的影響.從三種材料來看,層間距大的顆粒石墨,從阻抗來講,本體阻抗和離子遷移阻抗比較小一點.


    充電方面,饒睦敏認為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(fā)現(xiàn)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.饒睦敏表示,"通過實驗我們發(fā)現(xiàn)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.我們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我們的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(huán)以后,整個極片是有粘結劑失效的現(xiàn)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,我們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(huán)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(huán)電池的涉獵,還有保障模式的創(chuàng)新,加起來才能充分保障新能源汽車在北方低溫正常運營.