鋰離子電池低溫性能劣化，如何處理

冬季電動汽車的電池壽命明顯下降，一輛普通的電動汽車，即使不打開空調，100公里的耗電量也會達到15kWh以上，用戶體驗并不理想。從微觀上看，低溫降低了正極和負極數(shù)據(jù)的活度，降低了電解質的電導率。在微觀尺度上，出現(xiàn)了容量減小、內阻增大、放電功率減小等一系列結果。

鋰離子電池在低溫環(huán)境下的使用是有限的，除了放電能力會比較嚴重外，低溫下無法對鋰離子電池進行充電。在低溫充電過程中，鋰離子在電池石墨電極上的插層與鋰離子鍍層的反應相互競爭，共同存在。低溫時，鋰離子在石墨中的分散受到抑制，電解質的電導率下降，導致包埋率下降。低溫下鋰離子電池壽命下降的重要原因是鋰離子內部阻抗的新增和鋰離子的析出引起的容量衰減。

1.低溫對電池放電容量的影響

容量是鋰離子電池最重要的參數(shù)之一。其尺寸隨溫度變化曲線如圖所示。下圖是磷酸鐵鋰離子電池的放電曲線。磷酸鐵鋰離子電池的充電終止電壓為3.65±0.05v，放電終止電壓為2±0.05v。這兩條曲線是電池在不同溫度下放電的溫度容量曲線，分別為0.1c和0.3c。值得注意的是，容量隨著溫度的升高而逐漸增大。20℃的容量僅相當于15℃容量的60%左右。除容量外，電池開路電壓隨溫度降低。我們都了解，電池中包含的能量是容量和終端電壓的乘積，當兩個倍率都下降時，電池中的能量必然是這兩個下降效應的疊加。

低溫下正極數(shù)據(jù)活度的降低導致鋰離子數(shù)量的減少，鋰離子運動出現(xiàn)放電電流，這是容量降低的根本原因。

電池在不同溫度和放電速率下的放電容量

2.低溫對電池內阻的影響

鋰離子電池的溫度與電阻的關系如下圖所示。不同的曲線代表了電池本身不同的電量。在任何充電情況下，電池的內阻隨溫度的降低而顯著增大。電荷越少，內阻越大，這種趨勢也會隨著溫度的變化而持續(xù)下去。

在較低的溫度下，正負金屬猜測，帶電離子的彌散會變得更差，通過電極和電解質鈍化膜變得困難，在電解質的傳輸速度也降低了，而且在傳輸過程中還會額定出大量的熱攻擊。到達負極后，鋰離子在負極數(shù)據(jù)中的彌散不均勻。隨著這一過程的進行，帶電離子的運動變得更加困難，從外部看，細胞的內阻新增了。

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內阻、SOC與溫度的關系

3.低溫對電池充放電功率的影響

下面的曲線是充電功率隨溫度變化的曲線。我們可以觀察到-20℃時的充電功率僅為15℃時的65%。這里是電源，低溫充電損壞很嚴重，這里就不討論了。低溫使電化學層功能發(fā)生變化，內阻明顯增大。在放電過程中，大量電能消耗在內阻熱中。我們觀察到的庫侖功率減小了。在駕駛電動汽車的過程中，你會覺得電池充電的樣子很相似，在低溫下的續(xù)航時間更短。