鋰電池在低(di)溫環境下使(shi)用受到限制，除了因為放電(dian)(dian)(dian)容量會嚴重衰退外，低(di)溫下也不能對鋰(li)(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi)進行充(chong)電(dian)(dian)(dian)。在低(di)溫充(chong)電(dian)(dian)(dian)時，電(dian)(dian)(dian)池(chi)石墨電(dian)(dian)(dian)極上(shang)的(de)(de)鋰(li)(li)離子的(de)(de)嵌入和鍍鋰(li)(li)反(fan)應是(shi)同(tong)時存在的(de)(de)且相(xiang)互(hu)競爭。低(di)溫條件下鋰(li)(li)離子在石墨中的(de)(de)擴(kuo)散(san)被抑制，電(dian)(dian)(dian)解(jie)液(ye)的(de)(de)導電(dian)(dian)(dian)率(lv)下降，從而導致(zhi)嵌入速率(lv)降低(di)而在石墨表面上(shang)會使(shi)鍍鋰(li)(li)反(fan)應更容易產(chan)生。鋰(li)(li)離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)在低(di)溫下使(shi)用時壽命下降的(de)(de)原因主(zhu)要有內(nei)部阻抗(kang)的(de)(de)增加與(yu)鋰(li)(li)離子析出使(shi)容量衰減。

1. 低溫對鋰電池放電容量的影響

容量是鋰電池最重要的參數之一，它的大小隨著溫度變化的曲線如下圖所示，下圖是一款磷酸鐵鋰電池的放電曲線。磷酸鐵鋰電池，充電終止電壓為3.65±0.05Ｖ，放電終止電壓為２±0.05Ｖ，兩條曲線，是電池分別按照0.1C和0.3C在不同溫度下進行放電，得到的溫度容量曲線。非常明顯的，容量隨著溫度的升高逐漸上升-20℃的容量只相當于15℃容量的60％左右。除了容量，隨著溫度降低的還有電池開路電壓。我們都知道，電池中包含能量是容量與端電壓的乘積，當兩個乘數都下降時，電池內的能量一定是兩者下降效果的疊加。
低溫下正極材料活性降低，使得能夠發生移動帶來放電電流的鋰離子數量下降，是容量下降的根本原因。

不(bu)同溫度和放電倍率下鋰電池(chi)放電容(rong)量

2. 低溫對鋰電池壽命的影響

鋰離子電池(chi)的(de)老(lao)化不僅取決(jue)于(yu)(yu)時間或循環次數，還取決(jue)于(yu)(yu)操作條(tiao)件，即應力因素。深入分析(xi)包括(kuo)溫度(du)，充放電率，DOD和平均SOC在(zai)內(nei)的(de)決(jue)定性(xing)(xing)應力因素的(de)影響是延(yan)長鋰離子電池(chi)壽命并(bing)確保其性(xing)(xing)能可靠性(xing)(xing)的(de)先決(jue)條(tiao)件。

溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)對(dui)鋰(li)離子電(dian)(dian)池(chi)的循(xun)(xun)環(huan)老化(hua)速率有很大的影響。較低(di)(di)的溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)，由于(yu)(yu)(yu)強化(hua)的鋰(li)單質(zhi)電(dian)(dian)鍍(du)而(er)(er)降(jiang)低(di)(di)循(xun)(xun)環(huan)壽(shou)命；過高(gao)的溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)，由于(yu)(yu)(yu)Arrhenius驅動的老化(hua)反應，而(er)(er)縮短電(dian)(dian)池(chi)壽(shou)命；因此鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)只有在(zai)適當(dang)的溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)下才能(neng)(neng)獲得最(zui)(zui)佳(jia)(jia)循(xun)(xun)環(huan)壽(shou)命。W aldmann7進行了一(yi)次綜合實驗覆蓋(gai)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)范圍從- 20℃至70℃，發現25℃是(shi)(shi)LixNi1/3Mn1/3Co1/3O2/LiyMn2O4混合陰極(ji)和(he)(he)石墨/碳陽(yang)極(ji)的18650型獲得最(zui)(zui)長電(dian)(dian)池(chi)循(xun)(xun)環(huan)壽(shou)命的最(zui)(zui)佳(jia)(jia)工(gong)作(zuo)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)。如其他研究工(gong)作(zuo)所示，最(zui)(zui)佳(jia)(jia)循(xun)(xun)環(huan)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)可能(neng)(neng)不是(shi)(shi)25℃。電(dian)(dian)池(chi)的類型多種多樣，最(zui)(zui)佳(jia)(jia)循(xun)(xun)環(huan)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)也不盡相同。Schuster等人研究獲得的最(zui)(zui)佳(jia)(jia)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)在(zai)35℃，而(er)(er)Bauer等檢(jian)測到最(zui)(zui)佳(jia)(jia)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)是(shi)(shi)約17℃。溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)高(gao)于(yu)(yu)(yu)最(zui)(zui)佳(jia)(jia)循(xun)(xun)環(huan)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)，加(jia)速固(gu)體電(dian)(dian)解質(zhi)界面(mian)（SEI）的形成(cheng)，帶來快(kuai)速的容量衰減和(he)(he)阻抗(kang)升高(gao)。在(zai)充電(dian)(dian)過程結束(shu)時較低(di)(di)的溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)有利于(yu)(yu)(yu)負極(ji)表面(mian)鍍(du)鋰(li)的形成(cheng)。

3.低溫對鋰電池內阻的影響

鋰電池溫度與電阻的關系，如下圖所示。不同的曲線代表電池自身不同的荷電量。任何一個荷電量下，電池內阻都隨著溫度的降低而明顯升高，荷電量越低的電芯，內阻越大，并且這個趨勢也隨著溫度的變化而保持不變。
低溫下，正負極材料中，帶電離子的擴散運動能力變差，穿越電極與電解液的鈍化膜變得困難，在電解液中傳遞的速度也降低，并且在傳遞過程中還會額外產生很多熱量。鋰離子到達負極以后，在負極材料內部的擴散也變得不順暢。全部的過程，帶電離子的運動都變得困難重重，在外部看來，就是電芯的內阻升高了。

內阻與(yu)ＳＯＣ、溫(wen)度之間(jian)關系

4.低溫對鋰電池充放電效率的影響

下面的(de)曲線，是充電(dian)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)跟隨溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)變換的(de)曲線。我(wo)們(men)(men)可以觀(guan)察(cha)到(dao)，-20℃下的(de)充電(dian)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)只(zhi)有15℃時候的(de)65%。這(zhe)里只(zhi)說效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)，低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)充電(dian)的(de)危害非(fei)常嚴(yan)重，這(zhe)里不(bu)(bu)展(zhan)開討論。低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)帶來了前文中(zhong)描(miao)述的(de)種(zhong)種(zhong)電(dian)化(hua)(hua)學層面性能的(de)變化(hua)(hua)，內(nei)阻(zu)顯著(zhu)增加。放電(dian)過(guo)程(cheng)中(zhong)，大量的(de)電(dian)能消耗在內(nei)阻(zu)發熱上面。我(wo)們(men)(men)觀(guan)察(cha)到(dao)的(de)庫倫效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)下降了。電(dian)動汽車(che)行(xing)駛過(guo)程(cheng)中(zhong)，就會(hui)感覺到(dao)，看(kan)起(qi)來差(cha)不(bu)(bu)多的(de)電(dian)量，低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下續航變短了。

充(chong)電效率隨溫(wen)度變化趨勢圖

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