連接器溫升對(duì)于鋰電池性能影響分析
發(fā)布時(shí)間:2018-12-05 責(zé)任編輯:xueqi
【導(dǎo)讀】連接器作為電池組之間串并聯(lián)并不可少的元件,它的溫升效應(yīng)對(duì)于整個(gè)鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)有著很大影響,所以低溫升設(shè)計(jì)成為連接器發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。
鋰電池儲(chǔ)能有著能量密度高、使用壽命長(zhǎng)、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),但是也存在一些弊端,生產(chǎn)成本高,安全性能差,有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn),所以熱管理系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)對(duì)于鋰電池的應(yīng)用是至關(guān)重要的。連接器作為電池組之間串并聯(lián)并不可少的元件,它的溫升效應(yīng)對(duì)于整個(gè)鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)有著很大影響,所以低溫升設(shè)計(jì)成為連接器發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。
在鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中,鋰電池對(duì)溫度的敏感性主要源于其材料物化性質(zhì)的溫度敏感性。溫度會(huì)直接影響電極材料的活性和導(dǎo)電率、鋰離子在電極上的嵌入和脫嵌、隔膜的鋰離子透過(guò)性等,進(jìn)而影響到電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng),其外部表現(xiàn)為動(dòng)力電池的溫度敏感性。由于動(dòng)力電池具有適宜的工作溫度范圍,在此范圍內(nèi)隨著溫度增加其內(nèi)部活性物質(zhì)的活性越大,電池的充放電電壓和容量隨之增大電池的內(nèi)阻相應(yīng)減小,動(dòng)力電池的充放電效率也相應(yīng)增加。
但是,當(dāng)溫度超過(guò)一定范圍,溫度過(guò)高則會(huì)加快電池內(nèi)部副反應(yīng)的進(jìn)行,這些副反應(yīng)消耗鋰離子、溶劑以及電解液等,導(dǎo)致電池性能衰減。研究表明,當(dāng)電池持續(xù)工作在45℃以上時(shí),其循環(huán)壽命明顯降低,這種情況在高倍率充放電時(shí)更為明顯。因此,如果長(zhǎng)時(shí)間地工作在高溫環(huán)境下,動(dòng)力電池的壽命就會(huì)明顯縮短,其性能也會(huì)大大降低,甚至引發(fā)安全事故。
同樣,溫度過(guò)低則電池內(nèi)部活性物質(zhì)的活性明顯降低,其內(nèi)組、極化電壓增加,充放電功率和容量均會(huì)顯著降低,甚至引起電池容量不可逆衰減,并埋下安全隱患。尤其是在充電過(guò)程中,在充電設(shè)備外加電場(chǎng)作用下,鋰離子從正極材料中脫出進(jìn)入電解液并向負(fù)極移動(dòng),依次進(jìn)入石墨構(gòu)成的負(fù)極材料中,并形成LiC化合物。如果溫度降低,充電速度過(guò)快,會(huì)使得鋰離子來(lái)不及進(jìn)入負(fù)極形成LiC化合物,則靠近負(fù)極的鋰離子就會(huì)俘獲電子而成為金屬鋰,并聚集形成鋰枝晶,鋰枝晶長(zhǎng)大則可能刺破隔膜形成短路。
另外,電池箱體內(nèi)部溫度場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間的不均勻分布也會(huì)造成各電池模塊、單體性能的不均衡,尤其是分布在高溫區(qū)域的電池老化速率會(huì)明顯快于低溫部分,隨著時(shí)間的累積不同電池之間的物性差異將越加明顯,從而使得電池之間的一致性變差,甚至發(fā)生提前失效,縮短了整個(gè)動(dòng)力電池系統(tǒng)的壽命。
連接器作為電池組之間串并聯(lián)的必要元件,當(dāng)電池組進(jìn)行充放電的時(shí)候,大電流的通過(guò)會(huì)使連接器產(chǎn)生熱效應(yīng),當(dāng)連接器溫度升高,超過(guò)電池組的溫度,溫度就會(huì)傳向電池內(nèi)部,進(jìn)而影響到電池的穩(wěn)定性,所以使連接器達(dá)到低溫升的特性成為一個(gè)必要條件,連動(dòng)儲(chǔ)能專用連接器采用了公司自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的端子技術(shù),將端子內(nèi)部與插針接觸面保持在最佳面積,有效降低接觸電阻,減小過(guò)電流密度,減小了電流溫升;與此同時(shí),新型外觀設(shè)計(jì),將多個(gè)表面設(shè)計(jì)成波紋扇形,提高了散熱功能;除此之外,金屬材料采用進(jìn)口高純度紫銅,導(dǎo)電率高,過(guò)電流溫升穩(wěn)定,塑性材料使用特有的合金材料,集合多種塑料特性,兼?zhèn)涓邚?qiáng)度與高韌性特點(diǎn),滿足防火要求同時(shí),擁有較高的導(dǎo)熱系數(shù),加快散熱;在內(nèi)部端子與線鼻子連接技術(shù)方面,采用FIRST專利技術(shù),保證了兩者連接可靠性,增大了接觸面積,使過(guò)電流溫升達(dá)到有效降低,同時(shí),穩(wěn)定牢固的多點(diǎn)壓接工藝有效的降低了線鼻與導(dǎo)線之間的連接溫升,并保證了溫升的一致性。公司目前不同電流等級(jí)連接器的溫升測(cè)試結(jié)果均能控制在35攝氏度以下(環(huán)境溫度20攝氏度)。
鋰電池儲(chǔ)能是時(shí)代發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì),保證鋰電池的安全可靠運(yùn)行是儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)作的首要條件,大電流連接器作為鋰電池儲(chǔ)能不可或缺的一部分。
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