为什么低温下正极的充电接受能力比负极好?
1.正极材料的结构优势
锂离子电池正极材料((如三元材料NCM、磷酸铁锂LFP)普遍具有稳定的层状或橄榄石晶体结构。在低温条件下:
正极晶格中锂离子的扩散路径以二维或三维通道为主,即使在分子热运动减弱的低温环境〈(如-20C)下,锂离子仍可通过晶格缺陷或预存空位实现脱嵌;正极的锂离子脱出反应属于热力学自发过程,所需活化能较低,研究表明钴酸锂(LCO)在OC时的脱锂速率仍可达常温的60%以上。
2.负极材料的动力学瓶颈
石墨负极的锂离子嵌入需要克服更高能垒:
石墨的层状结构要求锂离子必须以特定角度嵌入碳层间(间距约0.335nm),低温会导致石墨层间收缩2%-3%,显著增加锂离子扩散阻力;
锂离子在石墨中的扩散系数从25°℃的1×10°cm2/s降至-20°℃的5×1013cm-/s,降幅达200倍,远高于正极材料的传输速率衰减幅度。