兆科聯(lián)手華威設計18650鋰電池加熱片以解決低溫環(huán)境下動(dòng)力電池穩定性

      隨著(zhù)新能源汽車(chē)行業(yè)的迅速發(fā)展，其潛在的一些問(wèn)題也開(kāi)始顯現。比如電動(dòng)汽車(chē)在低溫環(huán)境中運行時(shí)，其動(dòng)力電池與電機等主要部件性能出現的動(dòng)力故障問(wèn)題。

       據了解，特斯拉Models、日產(chǎn)Leaf、雪佛蘭Volt、北汽新能源EV系列，以及江淮新能源IEV系列等純電動(dòng)汽車(chē)的續駛里程和充放電等性能均受到低溫環(huán)境的嚴峻挑戰。在電動(dòng)汽車(chē)的推廣過(guò)程中，續航里程、充電時(shí)間和使用安全性均主要受動(dòng)力電池特性的制約。鋰離子動(dòng)力電池的特性受環(huán)境溫度的影響比較顯著(zhù)，尤其是在低溫環(huán)境中，其可用能量和功率衰減比較嚴重，且長(cháng)期低溫環(huán)境使用會(huì )加速動(dòng)力電池的老化，縮短使用壽命。常用的電動(dòng)汽車(chē)鋰離子動(dòng)力電池在-10℃時(shí)，容量和工作電壓會(huì )明顯降低，在-20℃時(shí)性能更加惡化，表現為其可用放電容量驟降，僅能保持常溫時(shí)比容量的百分之三十左右。

       此外，低溫環(huán)境下，鋰離子電池充電也比較困難，且充電時(shí)其負及表面易堆積形成金屬鋰。鋰枝晶的生長(cháng)會(huì )刺穿電池隔膜，造成電池內部短路，不僅對電池造成長(cháng)久性損傷，還會(huì )誘發(fā)電池熱失控，導致其使用安全性大大降低。為解決這個(gè)技術(shù)難題，兆科聯(lián)手杭州華威HAWEI電子共同設計開(kāi)發(fā)出應用在18650鋰電池上PI加熱片材料，杭州華威電子有限公司是一家專(zhuān)注21年生產(chǎn)電池制造商和電源解決方案提供商，公司成立2000年，占地總面積超過(guò)5000平方米。華威所有產(chǎn)品無(wú)論為自主研發(fā)生產(chǎn)，可為客戶(hù)產(chǎn)品量身定制電池方案。

       公司設有鋰電池實(shí)驗室，與上?；ぴ簩?shí)驗室CB認證同步標準，本公司擁有120+認證專(zhuān)利。21世紀來(lái)我們愿以高度的熱情和努力與客戶(hù)一起發(fā)展，攜手共創(chuàng )美好未來(lái)。18650鋰電池上PI加熱片材料是兆科公司按華威電子的參數要求研發(fā)定制的加熱產(chǎn)品，產(chǎn)品型號為: Kheat PI-HWDZ001(5V，3.125W)-A1(3M468), 產(chǎn)品規格為：5V-3.125W-0.28mmTx63mmx55mm-L20mm，PI加熱片及其柔軟，采用改良后PI膜，導熱性能更佳，按電池特性要求參數為:電壓5V，功率3.125W，線(xiàn)長(cháng)20mm設計要求定制，在不同面積部位可滿(mǎn)足不同的加熱功率要求和加熱溫度要求，當電池在低溫環(huán)境下，實(shí)現在電池加熱面上的溫度分布。讓電池表面維持熱能量，減少電池的老化，縮短使用壽命，提高電池的使用安全性。

      當溫度越低，動(dòng)力電池的初始端電壓降幅也就越大。因為隨著(zhù)溫度的降低，動(dòng)力電池的阻抗增加，導致電池內阻的分壓加大，因此電池的端電壓降低。動(dòng)力電池進(jìn)行低溫放電初期，端電壓有所回升，這種情況主要是由動(dòng)力電池在放電過(guò)程中的產(chǎn)熱導致的。在低溫條件下，隨著(zhù)放電倍率的增加，動(dòng)力電池的功率特性和容量特性均存在衰減的問(wèn)題。鋰離子在負極石墨中的固相擴散系數減小也是導致動(dòng)力電池低溫性能變差的主要因素之一。低溫下鋰離子在負極石墨中的固相擴散系數減小，是導致動(dòng)力電池容量特性變差的主要速度控制步驟。當電池進(jìn)行低溫充電時(shí)，較小的擴散系數會(huì )導致鋰離子在負極石墨中的擴散過(guò)程受阻，從而易在負極顆粒表面產(chǎn)生“鋰沉積”，對電池造成長(cháng)久性的損傷。

PI加熱片的產(chǎn)品特性:

》電阻片厚度選擇范圍：0.03-0.1mmT ,PI膜厚度選擇: 0.05-0.1mmT

》很柔軟，其小的彎曲半徑僅為0.8mm左右

》采用改良后PI膜,導熱性能更佳，其結構由兩面聚酰亞胺膜通過(guò)高溫熱 壓合電阻片而成；

》按需定制各種功率、規格尺寸、安裝方式產(chǎn)品，包覆受熱體使用。

》電阻片根據設計阻值經(jīng)蝕刻而成，發(fā)熱均勻性較好。

》可按形狀尺寸，功率電壓要求來(lái)設計定制。

》可以方便與薄型隔熱材料集成為一體，提供帶隔熱層的輕質(zhì)電熱元件。

》可選擇單面背膠便于快捷安裝。

》符合RoHS、CE、UL認證。

PI加熱片的產(chǎn)品應用:

》新能源汽車(chē)電池行業(yè)；

》通信安防行業(yè)；

》攝像機，硬盤(pán)錄像機；

》電力行業(yè)，軍工航天類(lèi)；

PI加熱片的產(chǎn)品參數范圍:

        隨著(zhù)溫度的降低，動(dòng)力電池的恒流充電時(shí)間就會(huì )縮短，而恒壓階段充電時(shí)間就會(huì )延長(cháng)，充電總時(shí)間也會(huì )變長(cháng)。在設定的充電模式下，隨著(zhù)溫度的降低，動(dòng)力電池恒壓階段充入的電量就會(huì )增加。所以，溫度的降低致使動(dòng)力電池恒流充電電量縮減，主要依靠恒壓進(jìn)行充電，長(cháng)時(shí)間的恒壓階段充電會(huì )導致動(dòng)力電池整體充電時(shí)間延長(cháng)，使充電時(shí)間效率降低，且長(cháng)時(shí)間的低溫恒壓充電也是導致動(dòng)力電池發(fā)生副反應性能衰減的誘因之一。

       此外，動(dòng)力電池在低溫下不僅難以實(shí)現大電流放電，且因電池阻抗的增加，導致充電電壓迅速上升，使電池到達充電保護終止電壓的時(shí)間縮短，因此存在充電困難和充電效率低的缺點(diǎn)。但隨著(zhù)環(huán)境溫度的降低，電池的放電電壓均表現為快速下降趨勢，動(dòng)力電池功率特性惡化，且隨著(zhù)溫度的降低，動(dòng)力電池到達截止電壓的時(shí)間縮短，說(shuō)明其可用容量衰減嚴重。所以，這就是在18650鋰電池中做加熱材料設計的主要原因。

       但總的來(lái)說(shuō)，要想解決新能源汽車(chē)在低溫環(huán)境運行時(shí)的存在的問(wèn)題，就得從動(dòng)力電池性能入手。