锂电池常见的低温加热技术有哪些？

锂电池常见的低温加热技术

　　一、外部加热法：从电池外部提升温度

　　外部加热是历史较早、应用较广泛的加热方式，其原理是利用外部热源或器件，将热量传递给电池模组，使其整体温度上升到适宜工作的范围。

　　1、PTC加热膜/加热板技术

　　PTC(Positive Temperature Coefficient，正温度系数)加热器是一种常见的外部加热元件。它通常制成柔性加热膜或加热板的形式，直接粘贴或放置在电池包的外表面。

　　工作原理： PTC材料的电阻值会随着温度的升高而急剧增大，当温度达到预设阈值时，电阻增大到几乎断电的状态，实现了自动恒温的功能，避免了电池过热的风险。

　　优点与挑战： 这种方法的优点是结构简单、安全性高、成本相对较低。主要的挑战在于加热均匀性较差，热量从外向内传导耗时长，且电池芯内部温度提升慢。

　　2、热泵系统与冷却液加热

　　特别是在电动汽车应用中，常常结合车辆已有的热管理系统进行低温加热。通过热泵技术，将外部环境中的热量或电机、电控等部件产生的余热进行收集和转移，再通过循环的冷却液(如乙二醇水溶液)对电池包进行预热。

　　工作原理： 利用冷却液流经电池模组内部的流道，将热量均匀带入电池包内部。

　　优点与挑战： 加热效率高，温度分布相对均匀，能够快速将整个电池包提升至工作温度。但系统较为复杂，需要额外的泵、阀门和控制单元。

　　二、内部自加热法：高效且均匀的加热技术

　　内部自加热技术是近几年研究的热点，其核心思想是利用电池自身的结构或在电池内部增加发热元件，实现快速、均匀的加热。

　　1、自加热锂电池技术(AHS)

　　自加热技术通常在电池芯内部集成了特殊设计的发热元件，例如镍箔或PTC材料。

　　工作原理： 在低温需要加热时，通过外部电路对这个内部的发热元件进行快速充电/放电，产生的焦耳热直接作用于电池芯内部，实现快速升温。

　　优点与挑战： 加热速度极快，能够在几分钟内将电池从零下低温升至零上工作温度，且发热均匀性好。但会增加电池芯设计的复杂性和制造成本。

　　2、交流脉冲加热法(AC Heating)

　　这种方法通过在电池端施加特定的高频交流脉冲电流来实现自加热。

　　工作原理： 利用交流电通过电池内阻时产生的热效应($P = I^2 R$)，使电池内部均匀发热。由于使用的是交流电，在不引起电化学反应的前提下，即可完成快速加热。

　　优点与挑战： 无需额外的内部硬件，控制灵活，加热均匀且高效。然而，对控制系统的精度要求极高，需要精确控制交流电的频率和波形，以防产生不必要的副反应。

　　不同的低温加热技术各有优势，选择何种技术取决于具体的应用场景、成本预算和性能要求。无论采用哪种技术，最终目标都是确保锂电池在各种环境下都能发挥最佳性能和最长寿命。

　　在锂电池的整个制造过程中，从电芯的筛选到电池组的成型，性能和一致性的检测至关重要。这直接决定了电池在低温加热后的表现。为此，专业的电池生产和测试设备不可或缺。我们推荐使用：

　　高精度分容柜： 用于对单体电芯进行容量和性能的精确测试和筛选，保证进入组装环节的电芯具备高度一致性，这对低温加热后电池组的整体性能至关重要。

　　恒温老化柜： 在特定温度(包括模拟低温或加热后的温度)下对电池组进行充放电循环测试，全面评估电池的低温性能、加热效率以及长期可靠性。