浅析温度对锂动力电池的影响及温度传感器选摘要点_热敏电阻_动力电池

文章目录 [+]

关键词：温度、影响、传感器选择

1.国标对动力电池的哀求及温度对锂动力电池的影响：

浅析温度对锂动力电池的影响及温度传感器选摘要点_热敏电阻_动力电池互联网

（1）国标哀求：

国标GB/T31486-2015“电动汽车用动力蓄电池电性能哀求及试验哀求”，是关于单体电池和模块的最新国标哀求，个中关于电池模块在高温和低温下的性能哀求为：在-20±2℃下的1C放电容量不低于初始容量的70%；在55±2℃下的1C放电容量不低于初始容量的90%。
在55±2℃下100%SOC存储7天后，其荷电保持率不低于初始容量的85%，容量规复应不低于初始容量的90%。

（2）温度对锂动力电池荷电保持能力的影响：

锂动力电池的自放电是指锂动力电池在开路搁置时自动放电现，锂动力电池发生自放电将直接减少锂动力电池可输出的电量，使锂动力电池容量降落。
自放电的产生紧张是由于电极在电解液中处于热力学的不稳定状态，锂动力电池的两个电极各自发生氧化还原反应的结果。

在两个电极中，负极的自放电是紧张的，自放电的发生使活性物质被花费，转变成不能利用的热能。
自放电的大小，可以用自放电率来表示，即规定韶光内锂动力电池容量降落的百分数来表示：

式中：Y%为自放电率；C1为阀控密封式铅酸锂动力电池搁置前的容量；C2为锂动力电池搁置后的容量；T为锂动力电池的搁置韶光，一样平常用天、周、月或年来表示。

锂动力电池自放电速率的大小是由动力学的成分决定的，紧张取决于电极的材料的本性、表面状态、电解液的组成和浓度、杂质含量等，也取决与搁置的环境条件，如温度和湿度等成分。

锂动力电池在高温条件下储存，容量丢失最大；低温条件下储存，容量丢失最小。
锂动力电池的荷电保持能力强，许可事情温度范围宽。
自放电紧张受制造工艺，材料，储存条件的影响自放电是衡量锂动力电池性能的紧张参数之一。
锂动力电池储存温度越低，自放电率也越低，但也应把稳温度过低或过高均有可能造成锂动力电池破坏而导致无法利用。

（3）温度对锂动力电池寿命的影响：

温度的升高对锂动力电池的日历寿命和循环寿命都有影响，温度对锂动力电池寿命的影响符合阿伦尼乌斯方程，锂动力电池温度升高，反应速率加快，干系研究表明锂动力电池温度每升高10℃其退化速率就增加1倍。
同一款电芯，当剩余容量为90%，25℃温度下输出容量为300kWh，而35℃温度下的输出容量仅为163kWh。

温度上升10℃，电芯的循环寿命低落了近50%。
由此可见，温度对锂动力电池的循环寿命有很大的影响。
以是在锂动力电池的利用过程中，该当只管即便避免电池长期在高温条件下利用，尤其须要避免锂动力电池在高温条件下的高倍率充放电循环，这也是车用动力电池必须进行温度掌握的一个紧张缘故原由。

2.锂动力电池低高温特性：

（1）锂动力电池低温特性：

锂动力电池在不同低温下的放电容量曲线如图1所示，与室温20℃比较，低温-20℃下容量衰减已经比较明显，到-30℃是容量丢失更多，-40℃下容量连一半都不到了。

从电化学角度剖析，溶液电阻、SEI膜电阻在全体温度范围内变革不大，对锂动力电池低温性能的影响较小；电荷通报电阻随温度的降落而显著增加，且在全体温度范围内随温度的变革都明显大于溶液电阻和SEI膜电阻。

这是由于随着温度的降落，电解液的离子电导率随之降落，SEI膜电阻和电化学反应电阻随之增大，导致低温下欧姆极化、浓差极化和电化学极化均增大，在锂动力电池的放电曲线上就表现为均匀电压和放电容量均随着温度降落而降落。

锂动力电池在低温充电过程中的欧姆极化、浓差极化和电化学极化将加大，导致金属锂沉积，使电解液分解，终极导致电极表面SEI膜增厚、SEI膜电阻增加，在放电曲线上表现为放电平台和放电容量降落。

锂动力电池在低温条件下，化学反应活性降落，同时锂离子迁移变慢，在负极表面的锂离子还没有嵌入到负极中已经先还原成金属锂，并在负极表面沉淀析出形成锂枝晶，这随意马虎刺穿隔膜造成电池内短路，进而破坏电池，造成安全事件。

（2）锂动力电池高温特性：

锂动力电池在120℃高温下，锂动力电池的部分正极粘结剂PVdF将从Part1区域迁移到正极表面，造成Part1区域的粘结剂含量低落，即活性材料中粘结剂的缺失落，导致电化学反应的能力低落。
在Part2区域，因是正极的主体，粘结剂含量正常，高温影响不大，活性材料可以正常进行反应。

锂动力电池在85℃下循环，锂动力电池的负极表面涌现固体电解质，负极表面被新天生的固体电解质覆盖。
当温度上升在120℃时，天生了更多的固体电解质，负极表面被更多的固体电解质覆盖，花费了更多的活性锂离子，造成锂动力电池容量的低落。

3.锂动力电池温度传感器选择及支配：

（1）NTC热敏电阻选用要点：

在采取NTC热敏电阻采集锂动力电池模组内的温度时，在选择NTC热敏电阻时应考虑的成分有：

1）NTC热敏电阻外壳应光洁、光荣均匀、无裂痕、无变形、无严重划伤，每批产品（含引出线）的颜色应同等，无任何堕落。
在每只NTC热敏电阻的外壳表面应有永久性型号、序号。

2）温度范围。
根据运用的事情温度范围选择材质不同的NTC热敏电阻，NTC热敏电阻一样平常由感温头(金属外壳或塑胶外壳)、线材、端子、连接器、环氧树脂或其他添补材料等组成，在选择时要根据不同的事情环境温度来选择不同材质的NTC热敏电阻。

3）精度（全体丈量偏差±2℃以内）。
NTC热敏电阻在全体温度检测范围内线性度好，NTC热敏电阻的特性符合全体参数范围。
并要考虑NTC热敏电阻阻值精度对温度检测精度的影响；NTC热敏电阻B常数精度对温度检测精度的影响；NTC热敏电阻热扩散常数C对温度检测精度的影响。

精度NTC热敏电阻一个主要的性能指标，它是关系到全体丈量系统丈量精度的一个主要环节。
NTC热敏电阻的精度越高，其价格越昂贵，因此，NTC热敏电阻的精度只要知足全体丈量系统的精度哀求就可以。
决定NTC热敏电阻精度的成分有：

① NTC热敏电阻本身的偏差。
NTC热敏电阻的阻值偏差、B值偏差越小，丈量精度越高。

②NTC热敏电阻的感温头与测温工具的打仗办法。
直接打仗的比间接打仗的丈量精度要高，另因NTC热敏电阻的R-T曲线是非线性的，它不可能担保在很宽的事情温度范围内的精度都是一样的。
因此，要想得到较高的丈量精度，选定事情场合的中央事情温度点(一样平常中央事情温度点精度最高，根据R-T曲线的离散性，离中央事情温点越远的温度点，精度偏差会逐渐加大)。

4）在丈量过程中NTC热敏电阻的相应速率快，达到最靠近温度韶光要只管即便短,不能超过10秒，否则在实用性上达不到效率的哀求。
不同的运用处所哀求NTC热敏电阻的相应速率快慢不一，而不同的材料有不同的导热系数。
影响NTC热敏电阻相应速率的成分有：

①NTC热敏电阻芯片的热韶光常数。
热韶光常数小的，相应速率快。

②NTC热敏电阻感温头外壳材质的导热系数，导热系数高的材料热传导性能优秀。

③NTC热敏电阻感温头尺寸的大小，感温头尺寸小的，热传导韶光会相应短，反应速率会快一点。

④NTC热敏电阻感温头内部添补的导热胶，感温头内添补了导热系数高的导热硅脂的会比没添补\添补了导热系数低的导热硅脂反应速率快。

5）自加热在一定范围内，电阻的选值须要考虑本身的发热，以免本身引起发热。
否则NTC热敏电阻自身的发热将影响温度丈量，并应具有高的可靠性（冷热冲击性能优胜），热韶光常数要小（相应速率快）。

6）稳定性，NTC热敏电阻利用一段韶光后，其性能保持不变革的能力称为稳定性。
影响NTC热敏电阻长期稳定性的成分除NTC热敏电阻芯片的稳定性，可靠性，传感器本身和构造，还有NTC热敏电阻的利用环境。
要使NTC热敏电阻具有良好的稳定性，NTC热敏电阻必须要有较强的环境适应能力。
NTC热敏电阻稳定性选择要素有：

①选用高可靠的NTC热敏电阻。

②选用构造合理NTC热敏电阻，并要有较强的机器强度。

③针对不同的利用环境，选用不同的添补材质的合理的。

7）寿命：不低于6年，个中含储存期限2年。

8）NTC温度传感器在-55℃～70℃环境中冲击三次，应无机器损伤和任何松脱征象。

9）绝缘电阻：大于10MΩ/500V。

（2）NTC热敏电阻支配：

NTC热敏电阻

动力电池模组由多个电芯组成，正常事情的时候，动力电池模组电芯的温度是均匀的，而在动力电池模组涌现非常情形下，不同的动力电池模组电芯的温度会涌现较大的温差。

常日选用3～4个采集点来监控全体动力电池模组的温度，采集的温度数据输入动力电池模组管理单元后，由动力电池模组管理单元推算出全体动力电池模组管理单元的温度情形。

在设计动力电池模组温度采集点时，采取的温度采集的方法有：

1）直接采集电芯温度，常日是把NTC热敏电阻支配在动力电池模组电芯表面。
在动力电池模组电芯的特性比较均匀时，NTC热敏电阻在动力电池模组电芯表面上支配时，可以采纳粘贴方法。