由于汽車使用地域的廣泛性,低溫性能是動力電池必不可少的技術(shù)指標。鋰電的低溫性能主要取決于溫度對電極材料的電導(dǎo)、離子擴散系數(shù)以及電解液電導(dǎo)率的影響。低溫下電解液的粘度增大電導(dǎo)率下降,導(dǎo)致電池極化急劇增加。
一般而言,鋰離子電池的性能在接近零度是急劇下降,-20 oC就幾乎不能正常工作了。低溫下頻繁充放電會嚴重惡化動力電池的壽命,并且容易導(dǎo)致負極析鋰而帶來**隱患。一般而言,針對鋰離子動力電池低溫性能的改進措施會對其它一些技術(shù)指標比如循環(huán)性和能量密度等帶來較大的負面影響,并且導(dǎo)致電芯成本的攀升。
PEMFC的低溫問題稱之為冷啟動。冷啟動要求FC-EV在冰點以下的環(huán)境中,停機以后可以在一定時間內(nèi)重新啟動。由于在低溫環(huán)境下,PEMFC電堆內(nèi)會產(chǎn)生阻止電化學(xué)反應(yīng)的冰,因此冷啟動是FC-EV商業(yè)化的技術(shù)瓶頸之一。
但是PEMFC一旦啟動以后,由于自身放熱,即使是在很低的環(huán)境溫度下電堆的溫度也會很快穩(wěn)定在80-90oC的正常工作溫度范圍,這是PEMFC和鋰電工作方式上的一大不同之處。
PEMFC冰點以下的冷啟動問題已經(jīng)有不少理論和試驗數(shù)據(jù)。目前, Daimler-Benz已經(jīng)做到了-25 oC 啟動,Toyota,Nissan 和Honda已經(jīng)做到了-30 oC 啟動,而對普通汽車冷啟動的目標是-40 oC ,因此FC-EV仍然需要進一步提升冷啟動能力。
從上面的分析我們可以清楚地看到,低溫對鋰離子動力電池和PEMFC電堆的影響是很不一樣的。相對而言,低溫對鋰離子電池性能的負面影響更大一些。