鋰電池在(zai)(zai)低(di)(di)溫環(huan)境下(xia)(xia)使(shi)用受到限制，除(chu)了因為放電(dian)容(rong)(rong)量會(hui)(hui)嚴(yan)重(zhong)衰退外(wai)，低(di)(di)溫下(xia)(xia)也不能對(dui)鋰(li)電(dian)池進行充(chong)電(dian)。在(zai)(zai)低(di)(di)溫充(chong)電(dian)時，電(dian)池石(shi)墨(mo)電(dian)極上(shang)的(de)(de)(de)鋰(li)離子(zi)的(de)(de)(de)嵌(qian)入(ru)和(he)鍍(du)鋰(li)反應(ying)是同時存在(zai)(zai)的(de)(de)(de)且相互競(jing)爭。低(di)(di)溫條件下(xia)(xia)鋰(li)離子(zi)在(zai)(zai)石(shi)墨(mo)中的(de)(de)(de)擴散被抑制，電(dian)解液的(de)(de)(de)導電(dian)率(lv)下(xia)(xia)降，從而導致嵌(qian)入(ru)速率(lv)降低(di)(di)而在(zai)(zai)石(shi)墨(mo)表面上(shang)會(hui)(hui)使(shi)鍍(du)鋰(li)反應(ying)更容(rong)(rong)易產生。鋰(li)離子(zi)電(dian)池在(zai)(zai)低(di)(di)溫下(xia)(xia)使(shi)用時壽命(ming)下(xia)(xia)降的(de)(de)(de)原因主要有內部阻抗的(de)(de)(de)增加(jia)與鋰(li)離子(zi)析出使(shi)容(rong)(rong)量衰減(jian)。

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(wen)度和放(fang)電(dian)倍率下鋰(li)電(dian)池放(fang)電(dian)容量

2. 低溫對鋰電池壽命的影響

鋰離(li)子電池的老(lao)化不僅取決(jue)(jue)于時間(jian)或循環次(ci)數，還取決(jue)(jue)于操作條(tiao)(tiao)件，即(ji)應力(li)因素。深(shen)入分析包括(kuo)溫度，充放電率(lv)，DOD和平均SOC在內的決(jue)(jue)定性(xing)應力(li)因素的影響(xiang)是(shi)延長(chang)鋰離(li)子電池壽命并確保其性(xing)能可靠性(xing)的先(xian)決(jue)(jue)條(tiao)(tiao)件。

溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)對鋰(li)(li)離(li)子電池的(de)(de)(de)循(xun)(xun)環(huan)(huan)老(lao)化(hua)(hua)(hua)速(su)率有(you)很大的(de)(de)(de)影響(xiang)。較低(di)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)，由于(yu)(yu)強(qiang)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)鋰(li)(li)單質電鍍(du)而(er)降低(di)循(xun)(xun)環(huan)(huan)壽(shou)(shou)命(ming)(ming)；過高(gao)(gao)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)，由于(yu)(yu)Arrhenius驅動的(de)(de)(de)老(lao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)應，而(er)縮短電池壽(shou)(shou)命(ming)(ming)；因此鋰(li)(li)電池只有(you)在(zai)(zai)適當的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)下才能獲(huo)得(de)最佳(jia)(jia)(jia)循(xun)(xun)環(huan)(huan)壽(shou)(shou)命(ming)(ming)。W aldmann7進行了一次綜(zong)合實(shi)驗覆蓋溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)范圍從- 20℃至70℃，發現25℃是(shi)LixNi1/3Mn1/3Co1/3O2/LiyMn2O4混合陰極和石墨(mo)/碳(tan)陽(yang)極的(de)(de)(de)18650型獲(huo)得(de)最長電池循(xun)(xun)環(huan)(huan)壽(shou)(shou)命(ming)(ming)的(de)(de)(de)最佳(jia)(jia)(jia)工(gong)作溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)。如其他研(yan)究(jiu)(jiu)工(gong)作所示，最佳(jia)(jia)(jia)循(xun)(xun)環(huan)(huan)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)可能不是(shi)25℃。電池的(de)(de)(de)類型多(duo)種(zhong)多(duo)樣，最佳(jia)(jia)(jia)循(xun)(xun)環(huan)(huan)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)也不盡相同。Schuster等(deng)人研(yan)究(jiu)(jiu)獲(huo)得(de)的(de)(de)(de)最佳(jia)(jia)(jia)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)在(zai)(zai)35℃，而(er)Bauer等(deng)檢測到(dao)最佳(jia)(jia)(jia)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)是(shi)約17℃。溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)高(gao)(gao)于(yu)(yu)最佳(jia)(jia)(jia)循(xun)(xun)環(huan)(huan)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)，加速(su)固體電解質界面（SEI）的(de)(de)(de)形成，帶來快(kuai)速(su)的(de)(de)(de)容(rong)量衰減和阻(zu)抗升高(gao)(gao)。在(zai)(zai)充電過程結(jie)束時較低(di)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)有(you)利于(yu)(yu)負極表面鍍(du)鋰(li)(li)的(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(yu)ＳＯＣ、溫度之間關系

4.低溫對鋰電池充放電效率的影響

下(xia)(xia)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)曲線(xian)，是充電(dian)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)跟隨溫(wen)度變(bian)換的(de)(de)(de)(de)(de)曲線(xian)。我(wo)們可以(yi)觀察(cha)到(dao)，-20℃下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)充電(dian)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)只(zhi)有15℃時(shi)候的(de)(de)(de)(de)(de)65%。這里(li)只(zhi)說效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)，低溫(wen)充電(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)危害非(fei)常嚴重，這里(li)不展開討(tao)論。低溫(wen)帶來了前文中(zhong)描述的(de)(de)(de)(de)(de)種(zhong)(zhong)種(zhong)(zhong)電(dian)化學(xue)層面(mian)性能的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化，內(nei)(nei)阻顯著增加。放電(dian)過程(cheng)中(zhong)，大量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)能消耗在內(nei)(nei)阻發(fa)熱上(shang)面(mian)。我(wo)們觀察(cha)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)庫倫效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)下(xia)(xia)降了。電(dian)動汽車行駛過程(cheng)中(zhong)，就會感覺到(dao)，看起(qi)來差不多的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)量(liang)，低溫(wen)下(xia)(xia)續航變(bian)短了。

充電效率隨溫度變(bian)化趨勢(shi)圖

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