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浅析连接器温升对于锂电池性能的影响

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浅析连接器温升对于锂电池性能的影响

发布日期:2018-08-02 作者:巨曜电子 点击:

    目前在储能领域,锂电池储能有着能量密度高、使用寿命长、绿色环保等优点,其地位不可撼动,但是也存在一些弊端,如生产成本高,安全性能差,有发生爆炸的危险,所以热管理系统的安全设计显得至关重要,连接器在串并联的电池组间必不可少,但温升效应对于整个锂电池储能系统有着很大影响,所以低温升设计成为连接器发展的必然趋势。

    在锂电池储能系统中,锂电池对温度的敏感性主要源于其材料物化性质的温度敏感性。温度会直接影响电极材料的活性和导电率、锂离子在电极上的嵌入和脱嵌、隔膜的锂离子透过性等,进而影响到电池内部的电化学反应,其外部表现为动力电池的温度敏感性。由于动力电池具有适宜的工作温度范围,在此范围内随着温度增加其内部活性物质的活性越大,电池的充放电电压和容量随之增大电池的内阻相应减小,动力电池的充放电效率也相应增加。

    但是,当温度超过一定范围,温度过高则会加快电池内部副反应的进行,这些副反应消耗锂离子、溶剂以及电解液等,导致电池性能衰减。研究表明,当电池持续工作在45℃以上时,其循环寿命明显降低,这种情况在高倍率充放电时更为明显。

    因此,如果长时间地工作在高温环境下,动力电池的寿命就会明显缩短,其性能也会大大降低,甚至引发安全事故。同样,温度过低则电池内部活性物质的活性明显降低,其内组、极化电压增加,充放电功率和容量均会显著降低,甚至引起电池容量不可逆衰减,并埋下安全隐患。尤其是在充电过程中,在充电设备外加电场作用下,锂离子从正极材料中脱出进入电解液并向负极移动,依次进入石墨构成的负极材料中,并形成LiC化合物。如果温度降低,充电速度过快,会使得锂离子来不及进入负极形成LiC化合物,则靠近负极的锂离子就会俘获电子而成为金属锂,并聚集形成锂枝晶,锂枝晶长大则可能刺破隔膜形成短路。

    另外,电池箱体内部温度场长时间的不均匀分布也会造成各电池模块、单体性能的不均衡,尤其是分布在高温区域的电池老化速率会明显快于低温部分,随着时间的累积不同电池之间的物性差异将越加明显,从而使得电池之间的一致性变差,甚至发生提前失效,缩短了整个动力电池系统的寿命。

    线对线连接器作为电池组之间串并联的必要元件,当电池组进行充放电的时候,大电流的通过会使连接器产生热效应,当连接器温度升高,超过电池组的温度,温度就会传向电池内部,进而影响到电池的稳定性,所以使连接器达到低温升的特性成为一个必要条件,连动储能专用连接器采用了公司自主知识产权的端子技术,将端子内部与插针接触面保持在最佳面积,有效降低接触电阻,减小过电流密度,减小了电流温升;与此同时,新型外观设计,将多个表面设计成波纹扇形,提高了散热功能;除此之外,金属材料采用进口高纯度紫铜,导电率高,过电流温升稳定,塑性材料使用特有的合金材料,集合多种塑料特性,兼备高强度与高韧性特点,满足防火要求同时,拥有较高的导热系数,加快散热;在内部端子与线鼻子连接技术方面,采用FIRST专利技术,保证了两者连接可靠性,增大了接触面积,使过电流温升达到有效降低,同时,稳定牢固的多点压接工艺有效的降低了线鼻与导线之间的连接温升,并保证了温升的一致性。公司目前不同电流等级连接器的温升测试结果均能控制在35摄氏度以下(环境温度20摄氏度)。


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