1．2 SEI 膜

    电解液组成不仅决定 lr 电解液的离子电导率还影响着 SEI 膜的形成。SEI 膜的性质，如孔
隙牢、电子和离子电导率，对电池的不可逆容量、低温性能、循环性能和安全性能都有重要影

响。优良的

SE1 膜应具有有机溶剂不溶性，允许 比较自由地进出电极而溶剂分子却无法穿

越，从而阻止溶剂分子共插对电极破坏，提高电极循环寿命。

Smart 等人通过研究 Li／石墨

半电池的阻抗，发现

SEI 膜电阻远远大于电解液电阻，而且当温度低于-20。C 时，SEI 膜电

阻随着温度的降低骤增，与电池性能迅速恶化相对应。

Wang[ ]等人采用恒电流问歇滴定与

电化学阻抗图谱研究了石墨电极在四元电解液体系『

1．0 mol／L LiPF ／(EC：PC：DMC：

EMC)(体积比为 4：l：3：2)1 中的低温性能。研究表明，在-30。C，较大的 SEI 膜电阻导致
电池极化较大，使得富锂相如

Li。 C 、Li C 和 LiC 的平台电压较短，没有发生完全的相变，

只有有限的锂嵌入到石墨负极，导致石墨电极的低温性能较差。因此，在锂离子蓄电池电解

液中加入适量的成膜添加剂，降低

SEI 膜电阻，町改善电池的低温性能。

2 电极材料颗粒度对低温性能的影响

    锂离子蓄电池充放电过程包括锂离子在石墨负极颗粒、电解液及正极材料等三种物质中的

传输过程，虽然正负极材料的颗粒粒径一般在

5～l5 jam 之间，降低了锂离子在『占 1 相中

的扩散长度，但是由于锂离子在电极材料中的固相扩散系数很小，如石墨负极材料的扩散

系数在

10 。cm2／s 左右，尖晶石 LiMnO 正极材料的扩散系数在 10 ClTI ／s 左右， 而锂离

子在电极材料巾的同相扩散将影响着电池的放电行为。低温条件下，电池放电平俞的降低，

说明正负极颗粒内外层极化增大，即锂离子存正负极固体颗粒叶

1 传输阻抗增大，导致放

电过程巾电池电压过早达到放电终止电压，放电容量也相应减小。

Huang l 7l 等人通过研究

发现在低温条件下，锂离子的嵌入／脱出过程是不对称的。对于全充态的石墨电极在低于

-

20

℃可以相对容易释放嵌入的锂离子，然而在相同温度下，对于全放态的石墨电傲嵌入锂

离子却遇到

ur 严重的阻碍。作者认为不对称过程是由锂离子在石墨内部的扩散造成的。而通

过减小电极材料的粒径，电池低温性能得到了明显的改善。

3 电荷传递电阻对低温性能的影响

    锂离子蓄电池充放电过程除了包括锂离子在固相 液相的传输过程，还包括电极／电解液
界面的电荷传递过程，表征该过程所受的阻

 大小称为电荷传递电阻，义称为电化学反应电

阻。电化学反应电阻愈大，说明电化学反应愈不容易进行，或者说产生同样的电流，电化学

反应电阻愈大，所需要的过电位愈大，即需要的推动力愈大。

Zhang~s1 等人分别使用阳极

与阴极对称电池对锂离子蓄电池低温性能进行了研究。结果表明，存室温及低温条件下，电
化学反应为整个锂离子蓄电池充放电过程的速度控制步骤，当温度低于一

l0。C，其决定性

因素更为显著。用

LiBF 代替 LiPF。来改善电池低温性能 1，尽管 LiBF 基电解液与相应的

LiPF 基电解液相比，离子电导率降低，但是相对低温性能好于 LiPF 基电解液，其原冈就

是

LiBF 减小_r 电荷传递电阻。影响锂离子蓄电池低温性能的因素较为复杂，目前也没有统

一定论。

SEI 膜电阻、界面电荷传递电阻和锂离子存电极内部的扩散系数等，在特定体系中

都可能成为影响钾离子蓄电池低温性能的主要因素。另外如电极表面积和孔隙率，电极密度

和厚度，粘结剂对电解液的亲合力，隔膜的孔隙率和润湿性等，这些因素在特殊情况下都

有可能成为影响锂离子蓄电池低温性能的主要因素。

4 结束语

    由于锂离子蓄电池本身的优点，对于航天、航空、军事领域来说都是极具诱惑力的。若是锂

离子蓄电池的低温性能得到改善，成功应用于航天航空领域，这将大大降低发射成本；应