鋰電池在(zai)低(di)溫(wen)環境下(xia)(xia)使用(yong)受到限(xian)制(zhi)，除了因為放(fang)電(dian)容量(liang)會(hui)嚴重(zhong)衰退外，低(di)溫(wen)下(xia)(xia)也不能對鋰(li)電(dian)池(chi)進行(xing)充(chong)電(dian)。在(zai)低(di)溫(wen)充(chong)電(dian)時(shi)，電(dian)池(chi)石(shi)墨電(dian)極上的(de)(de)鋰(li)離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)嵌(qian)(qian)入(ru)(ru)和鍍鋰(li)反應是同時(shi)存(cun)在(zai)的(de)(de)且相互競爭。低(di)溫(wen)條件(jian)下(xia)(xia)鋰(li)離(li)子(zi)(zi)在(zai)石(shi)墨中的(de)(de)擴散被抑(yi)制(zhi)，電(dian)解(jie)液的(de)(de)導電(dian)率下(xia)(xia)降，從而導致嵌(qian)(qian)入(ru)(ru)速率降低(di)而在(zai)石(shi)墨表面上會(hui)使鍍鋰(li)反應更容易產生。鋰(li)離(li)子(zi)(zi)電(dian)池(chi)在(zai)低(di)溫(wen)下(xia)(xia)使用(yong)時(shi)壽命下(xia)(xia)降的(de)(de)原因主要有內部阻抗的(de)(de)增加與(yu)鋰(li)離(li)子(zi)(zi)析出使容量(liang)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。

不同溫度和放電倍(bei)率(lv)下鋰電池放電容量

2. 低溫對鋰電池壽命的影響

鋰離子電(dian)池(chi)的老化不僅取決于時間或(huo)循環次數，還取決于操作條(tiao)件(jian)，即(ji)應力因素。深入(ru)分析(xi)包括溫度，充(chong)放電(dian)率，DOD和平均(jun)SOC在內的決定性(xing)應力因素的影響是延長鋰離子電(dian)池(chi)壽(shou)命并(bing)確保其(qi)性(xing)能可靠性(xing)的先決條(tiao)件(jian)。

溫(wen)度(du)(du)對鋰(li)離子電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)(de)循(xun)環(huan)老化速(su)率有(you)很大的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。較低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)，由于(yu)強化的(de)(de)(de)(de)鋰(li)單質電(dian)(dian)鍍而(er)(er)降(jiang)低(di)(di)循(xun)環(huan)壽命；過高(gao)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)，由于(yu)Arrhenius驅動(dong)的(de)(de)(de)(de)老化反應(ying)，而(er)(er)縮(suo)短(duan)電(dian)(dian)池(chi)壽命；因此鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)只有(you)在適當的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)下(xia)才能獲得最(zui)(zui)佳(jia)(jia)(jia)循(xun)環(huan)壽命。W aldmann7進行了一次綜合實驗覆蓋溫(wen)度(du)(du)范圍從- 20℃至70℃，發(fa)現(xian)25℃是(shi)(shi)LixNi1/3Mn1/3Co1/3O2/LiyMn2O4混合陰極(ji)和石墨/碳陽(yang)極(ji)的(de)(de)(de)(de)18650型獲得最(zui)(zui)長(chang)電(dian)(dian)池(chi)循(xun)環(huan)壽命的(de)(de)(de)(de)最(zui)(zui)佳(jia)(jia)(jia)工(gong)作溫(wen)度(du)(du)。如其他研究(jiu)工(gong)作所示，最(zui)(zui)佳(jia)(jia)(jia)循(xun)環(huan)溫(wen)度(du)(du)可能不是(shi)(shi)25℃。電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)(de)類型多種多樣，最(zui)(zui)佳(jia)(jia)(jia)循(xun)環(huan)溫(wen)度(du)(du)也(ye)不盡相(xiang)同。Schuster等人研究(jiu)獲得的(de)(de)(de)(de)最(zui)(zui)佳(jia)(jia)(jia)溫(wen)度(du)(du)在35℃，而(er)(er)Bauer等檢測(ce)到最(zui)(zui)佳(jia)(jia)(jia)溫(wen)度(du)(du)是(shi)(shi)約17℃。溫(wen)度(du)(du)高(gao)于(yu)最(zui)(zui)佳(jia)(jia)(jia)循(xun)環(huan)溫(wen)度(du)(du)，加(jia)速(su)固體(ti)電(dian)(dian)解質界面（SEI）的(de)(de)(de)(de)形成，帶來(lai)快(kuai)速(su)的(de)(de)(de)(de)容量(liang)衰減和阻抗升高(gao)。在充電(dian)(dian)過程(cheng)結束時較低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)有(you)利于(yu)負(fu)極(ji)表面鍍鋰(li)的(de)(de)(de)(de)形成。

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(zu)與ＳＯＣ、溫度之間(jian)關系(xi)

4.低溫對鋰電池充放電效率的影響

下面的(de)(de)(de)曲線(xian)，是充電效(xiao)率跟隨溫度變換(huan)的(de)(de)(de)曲線(xian)。我們可以觀(guan)察到，-20℃下的(de)(de)(de)充電效(xiao)率只有15℃時候的(de)(de)(de)65%。這里只說(shuo)效(xiao)率，低(di)(di)溫充電的(de)(de)(de)危害非常嚴重，這里不展開(kai)討論。低(di)(di)溫帶來了前文中描述的(de)(de)(de)種種電化學層面性能(neng)的(de)(de)(de)變化，內阻顯著增(zeng)加(jia)。放電過程中，大量(liang)的(de)(de)(de)電能(neng)消耗在內阻發熱上面。我們觀(guan)察到的(de)(de)(de)庫(ku)倫效(xiao)率下降了。電動汽車行(xing)駛過程中，就會感覺到，看(kan)起來差(cha)不多的(de)(de)(de)電量(liang)，低(di)(di)溫下續(xu)航(hang)變短(duan)了。

充(chong)電效率隨溫度變化(hua)趨勢圖

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