温度对电池性能的影响

温度对电池性能的影响

2012-11-17 10:37:43 来源：本站评论：0点击：474[收藏]

温度是电动汽车动力电源系统中控制的最主要的参数之一，也是影响电池性能的最主要的参数，在电池的所有检测制度中，必须注明温度，原因就是温度对电池性能影响比较大，包括电池的内阻、充电性能、放电性能、...

温度是电动汽车动力电源系统中控制的最主要的参数之一，也是影响电池性能的最主要的参数，在电池的所有检测制度中，必须注明温度，原因就是温度对电池性能影响比较大，包括电池的内阻、充电性能、放电性能、安全性、寿命等。

温度对放电性能的影响

温度对放电性能的影响直接反应到放电容量和放电电压上。温度降低，电池内阻加大，电化学反应速度放慢，极化内阻迅速增加，电池放电容量和放电平台下降，影响电池功率和能量的输出。

以80A·h的镍氢电池放电为例，常温下将电动汽车电池充满电，在不同温度下以1C电流放电，容量与温度的关系如图5-1所示。在一20℃，放电容量比较低，在20℃时，放电容量最大，再随着温度升高，放电容量降低，但中高温的放电容量明显比低温时放电容量大，说明中高温放电性能强于低温放电性能。这是因为温度高，有利于合金中氢原子的扩散，提高了合金动力学性能，同时电解液KOH的导电率随温度升高而增加，在高温下电解质导电率大，电流迁移能力强，迁移内阻减小，电流充放电性能增强。

温度对过电势的影响较为显著，温度越高，过电势越小，电极反应越容易进行。这是因为电极放电反应过电势由两个因素决定：①合金与电解液接触面上的电荷转移阻力；②氢原子从合金本体到表面的扩散阻力。温度升高使氢原子扩散和电荷转移速度加快，促进电极反应的进行，反应过电势减小，因而电池的放电容量升高，同样，在高温情况下，电池的放电

功率能力也会有所上升。而在低温（一20℃）条件下，电池的放电性能差于室温时的放电性能，主要是金属氢化物低温下过于稳定、电化学反应阻抗加大引起的。同时，低温情况下，电池的欧姆内阻也增大，影响电池放电功率的输出。

对于锂离子电池，同样低温条件下放电容量急剧下降，但在高温情况下放电容量并不比常温低，有时还会略高于常温容量，主要是高温情况下锂离子迁移速度加快，锂电极不像镍电极和和贮氢电极那样在高温情况下产生分解或形成氢气使容量下降。电池模块低温放电时，随着放电的进行，由于电阻等原因产生热量，使电池温度升高，表现为电压有抬升现象，随着放电的进行，电压再逐渐下降。如图5-1磷酸铁锂锂离子电池的放电曲线所示。

图5—2为Ni/MH电池在不同温度下的内阻和放电能量曲线。

从图中可以看到，在所测温度范围内，低温条件下电池内阻较高，随着温度的升高内阻越来越低。在低温一20℃的条件下，电池直流内阻甚至为常温25℃时的3倍，为高温55℃条件下的4倍。而放电能量的变化情况基本上与内阻的变化趋势相反。

图5-3是镍氢电池和磷酸铁锂电池在不同温度下的放电效率实验。当温度超过50℃时，镍氢电池充电效率和电池寿命都会大大衰减，在低温状态下，电池的放电能力也比正常温度小得多。在温度高于40℃或者温度低于0℃时，电池的放电效率显著降低。而磷酸铁锂锂离子电池在低温情况下，放电效率会迅速下降，高温情况下与常温比较无明显差别。

温度的补偿公式一般按公式（3-35)来进行。对于常用的电动汽车铅酸蓄电池，补偿系数通常取0.007/℃，即温度每下降1℃容量下降0.7%左右，Ni/MH电池一般取0.0034，但在高温情况下，自放电等比较严重，放电容量表现同样为下降，不能按此公式补偿。锂离子电池一般取0.25%-0.3%，高温时可以按此公式进行补偿，低温时由于影响因素比较多，不能按此公式或系数进行补偿。

低温启动性能是电动汽车电源系统目前存在的主要问题之一。目前还没有任何一种动力电池能够达到车辆的启动要求（主要是混合电动汽车），这是目前电池研究者的主要内容之一。

温度对于锂电池保护板的影响

郑州正方科技： 锂电池的安全性能依然是人们考虑的主要问题之一，为此，工信部也发布了一条名为《电动自行车锂电池规格尺寸》的声明书，其目的就是为了解决市场上一锂电池鱼龙混杂这一现象，因为电动自行车上的锂电池组是由多节锂电池组成，所以也是增加锂电池安全性的一种手段。 然而决定锂电池安全性的，除了自身的电芯质量就是锂电池保护板了。锂电池保护板是让锂电池安全系数上升的直接方法，也是最有效的手段。锂电池最为忌惮的就是过充过放以及短路还有就是过热。过充和过放直接导致的后果就是使得锂电池本身的损耗加大，其性能以及使用循环周期都会倒退一大步，而且最主要的一点，如果长时间的过充过放很可能会导致锂电池本身发生短路现象。 不管是直接短路还是间接造成短路。短路对于锂电池来讲是一件很可怕的事情，网上发生的一些关于锂电池爆炸的新闻都是因为锂电池本身发生了短路现象，使得锂电池内部瞬间电流急剧增大，最终撑破外壳，发生爆炸。造成了很多人员伤亡。锂电池保护板起初也正是为了解决锂电池的短路问题才被生产出来的。 除了短路，对于锂电池影响很大的则是温度。其实受温度影响最大的是锂电池保护板，如果一节锂电池在高温下工作，先不说自身电芯收到的影响，锂电池保护板中的热敏电阻以及MOS管在长时间的高温下会逐渐忍受不了这种温度，从而受到损坏，一旦保护板中的MOS管以及IC芯片受到损坏，那么锂电池保护板的保护板功能就会

失效，此时高温状态下工作的锂电池发生意外的几率可就大大提高了。而且造成的后果会更严重。 高温状态下的锂电池除了安全性能不能得到保证，最主要的一点就是对于锂电池自身的损耗也是极大的。长时间的在高温状态下工作，会使得锂电池的性能大幅度下降，而且锂电池的容量也会逐渐减小。这也就是为什么我们的手机电池或者笔记本锂电池经常不关机或者使用时间过长，这样工作一点时间后，很多人都发现，自己的电池不耐用了，充满电后，很快就被使用待机，主要原因就是上述所讲的温度。 所以在使用锂电池的时候要时刻注意其工作状态以及工作环境。同时不要长时间的在高温下进行工作，原因在上述内容中已经提到，对锂电池以及锂电池保护板都是有影响的。总之一点，循规蹈矩的使用锂电池就好！

温度对电池性能的影响及系统产热分析

温度对电池性能的影响 2012-11-17 10:37:43 来源：本站评论：0点击：474[收藏] 温度是电动汽车动力电源系统中控制的最主要的参数之一，也是影响电池性能的最主要的参数，在电池的所有检测制度中，必须注明温度，原因就是温度对电池性能影响比较大，包括电池的内阻、充电性能、放电性能、... 温度是电动汽车动力电源系统中控制的最主要的参数之一，也是影响电池性能的最主要的参数，在电池的所有检测制度中，必须注明温度，原因就是温度对电池性能影响比较大，包括电池的内阻、充电性能、放电性能、安全性、寿命等。 温度对放电性能的影响 温度对放电性能的影响直接反应到放电容量和放电电压上。温度降低，电池内阻加大，电化学反应速度放慢，极化内阻迅速增加，电池放电容量和放电平台下降，影响电池功率和能量的输出。 以80A·h的镍氢电池放电为例，常温下将电动汽车电池充满电，在不同温度下以1C电流放电，容量与温度的关系如图5-1所示。在一20℃，放电容量比较低，在20℃时，放电容量最大，再随着温度升高，放电容量降低，但中高温的放电容量明显比低温时放电容量大，说明中高温放电性能强于低温放电性能。这是因为温度高，有利于合金中氢原子的扩散，提高了合金动力学性能，同时电解液KOH的导电率随温度升高而增加，在高温下电解质导电率大，电流迁移能力强，迁移内阻减小，电流充放电性能增强。 温度对过电势的影响较为显著，温度越高，过电势越小，电极反应越容易进行。这是因为电极放电反应过电势由两个因素决定：①合金与电解液接触面上的电荷转移阻力；②氢原子从合金本体到表面的扩散阻力。温度升高使氢原子扩散和电荷转移速度加快，促进电极反应的进行，反应过电势减小，因而电池的放电容量升高，同样，在高温情况下，电池的放电

工艺参数对电池性能的影响

工艺参数对单晶硅太阳能电池性能的影响 1.1 硅片的表面处理 不管是硅片的前期加工，留下的损伤层。还是在原硅片制作为太阳能电池的生产工艺中，都需要对硅片表面进行处理，其中是主要的包括表面去损伤层和硅表面制绒。 1.1.1 表面损伤层 在切割、研磨和抛光过程中，均使晶片表面产生一层损伤层。尤其在切割和研磨过程中，晶片表面形成一个晶格高度扭曲层和一个较深的弹性变形层。迟火或扩散加热时，弹性应力消失，但产生高密度位错层。切、磨、抛过程中引进的二次缺陷，比生长单晶时产生的缺陷有时多达4 个数量级。表面损伤层里有无穷多的载流子复合中心，使光生载流子的寿命大大降低，不可能被P-N 结静电场分离。最后致使生产出的成品太阳能电池片中的漏电流过大，影响硅电池片最后整体的转换效率。 因此在单晶硅材料进行太阳能电池片加工前，必须把原始硅片切割过程中引入的损伤层尽可能的减少至最低。 主要用高浓度酸或是碱溶液对硅片表面进行近似抛光地腐蚀。将硅片在切割、研磨和抛光过程中所产生的机械损伤层去除掉。 1.1.2 表面织构化 如何提高硅片转换效率是太阳电池研究的重点，而有效地减少太阳光在硅片表面的反射损失是提高太阳电池转换效率的一个重要方法。在晶体硅太阳能电池表面沉积减反射膜或制作绒面是常用的两种方法，其中在硅片表面制作绒面的方法以其工艺简单、快捷有效而备受青睐。化学腐蚀单晶硅片是根据碱溶液对硅片的[100]和[111] 晶向的各向异性腐蚀特性，通过在单晶硅表面形成随机分布的金字塔结构绒面，增加光在硅片表面的反射吸收次数, 从而达到在硅片表面形成陷光的效果有效地降低太阳电池的表面反射率，从

而提高光生电流密度。在工业生产领域，单晶硅表面腐蚀采用的是氢氧化钠和异丙醇溶液体系，表面反射率可以控制在12%以下。 对于既可获得低的表面反射率，又有利于太阳电池的后续制作工艺的绒面，应该是金字塔大小均匀，单体尺寸在2~10微米之间，相邻金字塔之间 没有空隙，即覆盖率达到100%。理想质量绒面的形成，受到了诸多因素 的影响，例如硅片被腐蚀前的表面状态、制绒液的组成、各组分的含量、温度、反应时间等。而在工业生产中，对这一工艺过程的影响因素更加复杂，例如加工硅片的数量、醇类的挥发、反应产物在溶液中的积聚、制绒液中各组分的变化等。为了维持生产良好的可重复性，并获得高的生产效率，要求我们比较透彻的了解金字塔绒面的形成机理，控制对制绒过程影响较大的因素，在较短的时间内形成质量较好的金字塔绒面。 目前已经有许多的研究小组对单晶硅片的各向异性腐蚀过程进行了细致 深入的研究，各自给出了制备金字塔绒面的优化工艺条件。在国外的研究和 生产中，大部分的制绒液是碱（NaOH，KOH，Na2CO3，23 （CH3）NOH）与异丙醇的混合溶液。在中国，考虑到生产成本，太阳电池制造商大4 多使用价格相对较低的乙醇来替代异丙醇，与氢氧化钠的水溶液混合而成制 绒液。目前针对单晶硅片在（氢氧化钠+乙醇）的混合体系中形成金字塔绒 面的过程，尚未见详细的研究报道。 在参考已经报道的实验数据的基础上，经过大量的实验，总结出了（氢氧化钠+乙醇）的混合体系对单晶硅片进行制绒的适宜参数，从而在较短时间内（30分钟）获得色泽均匀、反射率低的绒面单晶硅片。然而当将实验室的条件下得到参数应用在生产线上时，往往在开始的几个批次，可以加工出较理想的绒面，但随着产量的增加，绒面质量急剧变差，称之为制绒液的“失效”。这种失效是由于制绒液中的主要成分一NaO和乙醇的含量，与最初的设置值已相去甚远。另外, 在绒面质量开始变差的时候，如果延长反应时间，可以加以改善。因而，我们仔细观察了随着NaO的浓度、乙醇的浓度和反应时间的变化，绒面的微观形貌和硅片表面反射率的变化情况。从本质上来讲，绒面形成的过程，就是金字塔的成核和生长的过程，一切表观参数对绒面质量的影响，究其根本就是影响了金字塔的成核或者生长。接下来从这

温度对锂电池极片的影响

温度对锂电池极片的影响 锂离子电池性能受到众多因素的影响，不仅仅包括电池设计、原材料、工艺水平、设备精度等方面，还包括生产环境因素，比如温度、粉尘和水分。即使少量的杂质也会对锂离子电池的循环稳定性和安全性造成不利影响；水分的控制也非常关键，微量水分就会愈电解液发生反应，产生不利影响，商业化锂离子电池在环境水分严格控制的大型干燥间内生产，所有部件在电池组装前都要进行干燥。而温度对电池的影响也是多方面，多工艺过程的。因此，我们必须高度重视生产过程，并严格控制质量。锂电池的生产包括极片制造工艺、电池组装工艺以及最后的注液、预充、化成、老化等。锂离子电池工艺过程 传统的商业化锂离子电池极片工艺过程为：活性物质，粘结剂和导电剂等混合制备成浆料，然后涂敷在铜或铝集流体两面，经干燥后去除溶剂形成干燥极片，极片颗粒涂层经过压实致密化，再裁切或分条。然后正负极极片和隔膜组装成电池的电芯，封装后注入电解液，经过充放电激活，最后形成产品。具体的电池工艺流程如图1所示。 电池生产工艺流程 提高温度抑制浆料沉降 在锂离子电池浆料中，活性物质、导电剂分散悬浮在溶解了有机物粘结剂的溶剂中，悬浮颗粒受到布朗力、浮力和本身重力作用。 悬浮在流体中的微粒表现出无规则运动，这种微粒的运动称之为布朗运动。液体分子不停地做无规则的运动，不断地随机撞击悬浮微粒。因此，布朗运动是大量分子做无规则运动对悬浮的固体微粒各个方向撞击作用的不均衡性造成的，所以布朗运动是大量液体分子集体行为的结果。悬浮颗粒受到布朗力F B作用，表达式如下式所示，其中k B是布朗常量，1.381×10?23J/K ；r是悬浮颗粒半径，m；T abs是绝对温度，K。

温度对组件的影响

太阳能光伏发电应用中的温度影响 王建军 (青海省新能源研究所,青海西宁　810008) 摘　要:本文主要分析了温度对太阳能电池和蓄电池的电性能影响,提出了整个光伏系统设计时针对温度影响所采取的措施.关键词:太阳能;光伏发电;温度 中图分类号:TK 519 文献标识码:A 文章编号:1001-7542(2005)01-0028-03 国内光伏发电的地面应用自1973年首次用于天津港的航标灯以来,已经有近30年之久,从独立户用发电系统,集中式村庄供电系统,混合或互补发电系统,到并网发电系统等,正在迈向较大规模的商业化应用.光伏发电系统在实际应用中,其发电性能受自然环境条件的影响较大,其中系统主要部件———太阳电池组件和蓄电池的工作温度是影响光伏发电系统性能的重要因素之一. 1　硅太阳能电池的温度效应 太阳能光伏发电核心单元为太阳能电池,目前投入大规模商业化应用的主要是硅系太阳能电池:单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池.温度对硅太阳能电池的影响,主要反映在太阳能电池的开路电压、短路电流、峰值功率等参数随温度的变化而变化.1.1　温度对单体太阳能电池的影响 单体太阳能电池的开路电压随温度的升高而降低,电压温度系数为—(210～212)mv/℃,即温度每升高1℃,单体太阳能电池开路电压降低210～212mv ;太阳能电池短路电流随温度的升高而升高;太阳能电池的峰值功率随温度的升高而降低(直接影响到效率),即温度每升高1℃,太阳能电池的峰值功率损失率约为0135～0145%.例如:工作在20℃的硅太阳能电池,其输出功率要比工作在70℃的高20%.1.2　温度对太阳能电池组件的影响 单块太阳能电池组件通常由36片单体太阳能电池串联组成.根据在西宁地区实地测量的结果,夏天时太阳能电池组件背表面温度可以达到70℃,而此时的太阳能电池工作结温可以达到100℃(额定参数标定均在25℃条件下),此时该组件的开路电压与额定值相比将降低约 213×(100-25)×36=6210mv 峰值功率损失率约014%×(100-25)=30%由此可以看出,硅太阳能电池工作在温度较高情况下,开路电压随温度的升高而大幅下降,同时导致充电工作点的严重偏移,易使系统充电不足而损坏;硅太阳能电池的输出功率随温度的升高也大幅下降,致使太阳能电池组件不能充分发挥最大性能. 2　蓄电池的温度特性　 在独立运行的太阳能光伏发电系统中,蓄电池是关键部件,其主要作用是存贮和调节电能.目前我国还没有专门用于太阳能光伏发电系统的蓄电池,而是使用常规的铅酸蓄电池,主要类型有:固定式铅酸电池、工业型密封电池、小型密封电池、启动型蓄电池等.温度是影响蓄电池使用寿命的主要因素之一. 收稿日期:2004-11-10 作者简介:王建军(1973-),男(汉族),河南禹州人,青海省新能源研究所助理研究员. 2005年 第1期 青海师范大学学报(自然科学版)Journal of Qinghai Normal University (Natural Science ) 2005 No.1