使用温度差2℃，锂离子电池寿命差一倍？！

导读：锂电池凭借着高能量密度、长寿命的特性，在消费电子范畴取得了巨大的成功，近年来在电动车产业快速发展的刺激下，锂电池又开始在动力电池范畴开疆扩土。在电动车使用中锂电池通常需要通过并联、串联的方式组合成为模块，模块再组合成为电池组为电动车提供电能。依据单体电池的容量，通常一个电池组内会蕴含数百到数千只电池，例如特斯拉早期Model3的电池组中使用了7000多只18650型号的单体电池。由于电池组内的空间非常有限，因此大量的单体电池堆积在一起就会带来一个非常严重的问题——散热。

在电池组内由于散热条件不佳，因此在电池组中间位置的单体电池的温度就会显著高于周边散热条件较好的电池，这会带来两个方面的影响：

1）首先是随着电池温度的升高，电池的内阻会显著的降低，因此在放电的过程中温度高的单体电池电流就会分明高于温度较低的电池，这就造成电池温度高的电池的衰降速度显著高于温度低的电池。北京大学的QuanXia等人【1】研究声明当电池包内最大温差从2.5℃升高到4.62℃时，同样充电600Ah后，电池包的可靠性会从0.9328，下降到0.0635（如下图红色和绿色曲线所示），可靠性下降到0.0635基本上就意味着电池包的失效。相反的，如果我们提高冷却剂的流速，将电池包内的最大温差进一步降低到2.36℃，则电池包的循环可靠性还会进一步提高（如下图中蓝色曲线所示），由此可见电池包的使用寿命不仅仅受到单体电池的寿命影响，更受到电池包内温度平均性的影响，电池包内最大温差升高2℃甚至可能导致电池包的使用寿命缩短将近一倍。

2）此外在电池包散热条件不佳的情况下导致部分电池温度过高，降低正负极的界面稳定性，本身就会导致电池的衰降加速。我们以常见的NCM622材料为例【3】，NCM622扣式半电池在20℃下循环100次后，容量保持率为87.5%，但是如果环境温度提高到60℃后，循环100次后扣式电池的容量保持率则仅为68.8%，高温严重的降低了NCM622材料的使用寿命。研究声明高温下NCM622材料会面临更加严重的过渡金属元素溶解和Li/Ni混排，从而导致NCM622颗粒的表层结构衰变，引起界面阻抗的增加和可逆容量的衰降【4】，这是引起NCM材料高温下衰降加速的主要原由。

鉴于温度对于单体电池和电池包寿命的巨大影响，在电池包设计中热管理系统占有非常紧要的地位。电池包的热管理系统一般具有两种功能：1）加热，通常通过在电池表面贴加热带的方式实现对单体电池的加热，也有部分学者提出电池内部加热的方式提高加热效率【5】；2）散热功能，常见的散热方式主要包括风冷、水冷、热管和相变材料等，由于水的比热容比较大的，散热效果良好，因此水冷散热是目前最为常用的散热方式。例如特斯拉采用的电池包内部就采用了大量的蛇形管紧贴电池表面为单体电池进行散热，从而保证电池内部温度的平均性，提高电池包的使用寿命。

水冷散热带来良好的散热效果的同时，也带来一个巨大的风险，一旦冷却液发生泄漏，会笔直导致电池包内大量的电器设备发生短路，动力电池包的电压往往高达数百伏，短路事故的发生会萌生严重的安全事故。因此，电池包的冷却系统在使用之前非得要进行密封性测试，然而电池包的冷却系统通常体积庞大，结构复杂，常规的差压、背压等测试方式并不适合对其进行检漏。

为知道决这一难题，杭州固恒新能源科技有限公司推出了QMM型系列便携式气密性测试设备，该设备通过固恒特有的气压控制及测量技术有效的处理了在微气压下的气压自动调节、气压稳定和采样精度等难题，具有进气气压自动调节、气压稳定精度高、探测结果重复性好等特点，适合动力电池组、液冷系统、PDU和PEU等部件的气密性测试，在加工现场和售后服务使用中广受好评。

液冷系统凭借着良好的冷却效果在动力电池组中得到了广泛的使用，虽然液冷系统的采用大幅改善了电池组的使用寿命，但是冷却系统中的冷却液一旦泄漏却会对电池组萌生致命的危害，因此冷却系统的气密性测试必不可少。杭州固恒新能源科技公司推出的QMM型系列便携式气密性测试设备很好的克服冷却系统体积庞大、结构复杂的困难，为加工现场和售后维护的气密性测试提供了一种简单、快速、高效的办法，得到了市场的广泛认可，已经成为动力电池气密性测试的标杆性产品。

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