探究多角度解决新能源汽车动力电池低温劣化问题的技术手段

涂全一

摘 要：如果电池低温性能出现劣化问题，就会影响到新能源汽車的发展，电池需要在适当的工作温度下，保证电池的充放电性能。因此低温因素直接影响到电池的安全性和性能。本文在多个角度分析了新能源汽车动力电池低温劣化问题，并且提出具体的技术手段，为企业发展提供具体的方向。

关键词：多角度 新能源汽车 动力电池 低温劣化 技术手段

通过低温循环之后，锂离子电池就会增加内阻，并且降低容量。通过安全测试，可以明确经过低温循环自后会明显降低电池的安全性，对比室温循环电池，就会全部喷爆热箱和内部短路，提前热箱测试失效时间。在低温环境下，增大锂离子的碳材料和SEI膜中的阻力，主要是因为表面析锂的作用。分析电池失效激励，在低温条件下，负极沉积锂枝晶，使锂离子电池的安全性由此严重降低。结合新能源汽车的使用环境，新能源汽车电池必须适应在高寒地区和冬季正常使用，如果低温在0℃以下，就会降低电池充放电能力，在极低温情况下，例如气温达到了-20℃以下，电池无法进行放电，这样就会影响到新能源汽车的发展，因此需要保证电池良好的工作温度，维持电池良好的充放电性能。

1.加热结构

1.1直接电热手段

为了避免电池出现低温劣化的问题，设计电池的加热结构具有明显的效果，其中涉及到几种不同的方法。利用直接电热的方式加热电池，这种技术手段比较直接，主要包括PTC加热手段和其他电热体，在该领域利用PTC热敏电阻和其他电热方式可以直接加热电热丝，避免电池出现低温劣化的问题。例如某车载用蓄电池具备PLC加热器组件，利用直接电热方式可以简化结构，可以快速的升温，具备明显的效果，而且这项技术手段还申请了专利。

1.2空气加热手段

空气加热方式以空气作为传热介质加热电池，避免低温劣化的问题，以热源为基础，主要划分电热方式和空调热源以及发动机热源进行电池加热，避免出现低温劣化的问题。例如二次电池模块，利用电加热器加热空气，使空气流过电池，加热升温电池，避免电池出现低温劣化问题。例如通过空调装置产生热空气，对于电池进行加热，可以输送发动机废气的热能，向电池输送热量，进一步实现加热，可以避免出现低温劣化的问题。

利用空气作为传热介质加热电池，有利于防止低温劣化的问题，这种方式属于间接加热通常都是利用其他热源加热空气，同时还要结合其他系统。

1.3液体加热手段

液体加热通常都是以液体为主要的传热介质，通过加热电池避免出现低温劣化的问题，利用电热方式和发动机热源等加入电池，避免出现低温劣化的问题。例如可以利用发动机的热量加热液体，使电池由此升温，避免地池出现低温劣化的问题。也可以设置截图都加热元件，例如加热介点流体，通过加热电池组件，避免出现低温劣化的问题。也可以利用空调系统的冷却剂加热器对于电池进行加热，冷却剂加热之后再向电池系统中引入热量，通过加热电池避免出现低温劣化的问题。

如果传热介质为液体，加热电池可以避免出现低温劣化的问题，这种方式属于间接加热，需要利用其他热源加热液体，同时还要结合其他系统完成加热。

1.4相变材料加热手段

相变材料加热手段主要是利用相变材料，因为相变材料在特定温度下可能会发生相变，通过释放热量提高电池的温度，避免出现低温劣化的问题。例如可以利用相变材料发出结晶热，加热电池，避免出现低温劣化的问题。利用相变材料的结晶热虽然可以加热，避免出现低温劣化的问题，与此同时结构也比较简单，但是系统成本相对较高，因此需要酌情考虑应用。

2.充放电加热方法

充放电加热手段指的及时电池在充电放电的时候，电池当中流过电流，因为电池具备内阻，电流流过的时候电池就会出现热量，以此为基础对于电池实施预热，提高电池的温度，避免电池出现低温劣化。例如可以利用充电和放电脉冲电力对于电磁模块起到供应作用，这样也可以提高电池的温度，避免出现低温劣化的问题。也可以利用预定频率产生的波纹电流，使电池实施充放电，电池可以因此产生热量，避免出现低温劣化的问题。

利用充放电加热电池方式比较直接，不需要利用其他加热构件，应用的系统比较简单，可以极大程度的省略成本。

3.加热控制

为了更好的控制电池升温，避免低温劣化问题，控制加热升温的过程，通过控制加热升温过程，控制加热升温过程。其中包括几种不同的方法。

3.1控制温度信号

结合温度信号对于电池加热过程给予控制，维持电池在合适温度范围内，避免电池出现低温劣化的问题，例如可以利用温度信号控制加热的实际过程，保证可以均匀分布电池温度，保证温度的合理性，避免出现低温劣化等问题。

3.2控制温度信号和电压信号

利用温度信号和电压信号对于电池的加热过程进行有效的控制，维持电池在合适的温度范围内，这样一来电池低温劣化问题就可以得到控制。例如可以结合电池温度信号和电压信号，对于电池的升温过程给予控制，保证电池始终维持在合理温度范围内，必避免出现温劣化的问题。

3.3控制温度信号和电量信号

利用温度信号和电量信号对于电池的加热过程给予控制，保证电池维持在合理温度范围内，可以避免电池出现低温劣化等问题。例如可以对于温度信号和电量信号给予控制，由加热控制部发出具体的指令，加热锂离子电池，以便达到规定的目标温度，保证电池可以维持合适的温度，避免出现低温劣化的问题。

结束语

通过本文对于新能源汽车动力电池低温劣化问题的论述，提出具体的解决措施，改善动力电池的工作温度，可以提升电池的电学性能，因为加热方式存在差异性，需要结合实际情况设计新能源汽车动力电池结构，同时需要考虑经济性和可行性。

参考文献

[1] 于智龙. 基于自放电技术的电动车用锂动力电池SOC预测算法研究[D]. 东北林业大学， 2013.

[2] 邢海霞. 锂离子电池高温存储性能的影响因素和机理研究[D]. 2014.

[3] 李学哲， 封孝辉， 张有东， et al. 动力锂电池劣化失效评价方法及系统的研究[J]. 煤矿机械， 2016， 37（1）：219-221.

[4] 赵磊. 锰酸锂和镍钴铝酸锂混合材料在锂离子动力电池正极方面的应用研究[J]. 2016.

[5] 邹幽兰. 基于退役锂动力电池容量、内阻和荷电状态的建模与参数估计[D]. 中南大学， 2014.