低溫性能表現不佳使得磷酸鐵鋰電池難以獨享儲能市場

來源：存能電氣  日期：2020-07-10 14:12  瀏覽量：次

低溫性能表現不佳使得磷酸鐵鋰電池難以獨享儲能市場。在儲能領域，磷酸鐵鋰電池一直是最有前景的電池體系。以磷酸鐵鋰電池為例，這種電池安全性高，單體壽命較長，但低溫性能比其他技術體系的電池略差。低溫對磷酸鐵鋰電池的正負極、電解液和粘接劑等都存在影響。

低溫性能表現不佳使得磷酸鐵鋰電池難以獨享儲能市場

低溫性能一直是磷酸鐵鋰電池的軟肋所在，目前磷酸鐵鋰電池仍是未來儲能領域應用前景最為廣闊的電池體系，但是低溫性能表現不佳的缺點使得磷酸鐵鋰電池難以獨享儲能市場。在0-25℃之間，磷酸鐵鋰電池的整體性能表現尚可，但是溫度下降到0℃以下后，磷酸鐵鋰電池的放電容量與平均電壓都出現了較為明顯的下降。

就中國市場方面來看，中國幅員遼闊，維度跨度較大，這使得國內各地氣溫差異較為明顯；其中秦嶺淮河一線以北地區的冬季的平均氣溫多在0℃以下，西北、東北等不少地區的溫度更是在-10℃以下。這些地區的氣候環境注定了磷酸鐵鋰電池無論在實際應用體驗還是在性價比角度方面都大打折扣。實際上，以西藏地區為例，2020年所新建的5G基站大部分使用的也是鈦酸鋰體系電池，而非磷酸鐵鋰電池。

從等溫線情況來看，歐美不少地區的氣候條件與中國北方較為類似，平均企穩較低，挪威、芬蘭等部分北歐國家更是處于北極圈附近，惡劣的氣候條件決定了磷酸鐵鋰電池難以得到有效推廣。就歐美各國儲能電池的應用情況來看，目前三元材料體系電池的確也是市場主流，因此未來磷酸鐵鋰電池在海外儲能市場的應用之路想必會比較坎坷。

海外市場方面來看，歐美地區是儲能電池應用的主要市場。據資訊統計，2020年全球儲能磷酸鐵鋰電池總用量大約為20Gwh，其中歐美需求占比在七成以上，而從未來需求來看，截止到2025年，歐美潛在儲能裝機總量有望超過50Gwh。

低溫環境下對磷酸鐵鋰電池有什么影響？

磷酸鐵鋰正極本身電子導電性比較差，低溫環境下容易產生極化，從而降低電池容量；受低溫影響，石墨嵌鋰速度降低，容易在負極表面析出金屬鋰，如果充電后擱置時間不足而投入使用，金屬鋰無法全部再次嵌入石墨內部，部分金屬鋰持續存在負極的表面，極有可能形成鋰枝晶，影響電池安全。

低溫環境下，電解液黏度會增加，鋰離子遷移阻抗也會隨之增大；此外，在磷酸鐵鋰電池的生產工藝中，粘接劑也是一個非常關鍵的因素，低溫對粘接劑的性能也會產生較大影響。

低溫帶來的另外一個問題，反映到用戶端是充電時間延長。在低溫下充電，磷酸鐵電池容易析鋰，所以充電之前，一般要對電池進行緩慢加熱，等電池溫度升高至正常溫度后再進行充電。

電池在0～-20℃溫度下，放電容量分別相當于25℃溫度下放電容量的88.05％、65.52％和38.88％；放電平均電壓依次為3.134、2.963V和2.788V，一20℃放電平均電壓比25℃時降低了0.431V。從上述分析可知，隨著溫度的降低，鋰離子電池的放電平均電壓和放電容量均有所降低，尤其當溫度為-20℃時，電池的放電容量和放電平均電壓下降較快。

可以由以上數據得出，磷酸鐵鋰電池受溫度影響很大，在以動力電池應用領域和溫度影響較大的應用環境，需要對電池進行熱管理（風冷、液冷等）才能提高電池的使用效率，延長電池系統使用壽命。

總體而言，目前磷酸鐵鋰電池的確是儲能領域的首選，但是其自身低溫性能不佳的缺點限制了磷酸鐵鋰電池的適用性。磷酸鐵鋰電池在安全性、循環壽命、耐高溫方面，比三元鋰電池具有相當高的優勢，并且磷酸鐵鋰電池資源豐富、技術成熟，成本更低，是未來電池儲能技術的發展趨勢。