鋰離子電池的低溫特性是一項重要指標，特別是在一些相對特殊的領域，例如特種航天中所用到的電池。譬如針對月球背面溫度有可能達到-200℃這一現狀，印度ISRO衛星中心的老鐵們就開展過18650電池在極低溫下儲存的研究。

他們利用液氮將不同化學體系的18650電池在-160℃保持14天，隨后觀察電池容量、外觀尺寸、內部結構等是否發生了變化。最終結果顯示即使在-160℃保持14天，電池的容量、內部結構等都沒有發現顯著變化，很神奇！

電池的生產制造、使用、運輸、回收處理都涉及到熱失控的問題。針對電池運輸過程的安全問題，早前英國華威大學和捷豹路虎的研究人員研究了LiFeOP4電池在不同SOC下的外短路行為，發現電池即使在30%SOC仍存在熱失控風險，并建議運輸過程最好將電池放電至0%。同樣是針對電池運輸過程的安全問題，還是華威大學的研究人員，提出了新招：用液氮將電池進行快速冷凍。

研究背景

圖1.歐盟危險品國際道路運輸協議(ADR，EuropeanagreementconcerningtheInternationalCarriageofDangerousGoodsbyRoad)中關于EOL鋰離子電池的運輸選擇。

本研究的背景建立在ADR對EOL鋰離子電池運輸有嚴格的限定，對于存在安全風險的電池，其運輸必須配備防爆容器。其中ADR所描述的安全風險包括：“liabletorapidlydisassemble,dangerouslyreact,produceaflameordangerousevolutionofheatoradangerousemissionoftoxic,corrosiveorflammablegasesorvapours”。如果嚴格按照ADR的規定，防爆容器花費不菲。以Tesla典型pack計算，配備防爆容器需10000歐元，同時UN認證也要耗費10000歐元。因此，基于EOL電池運輸成本上的考慮，作者提出將電池進行快速冷凍后運輸以避免使用昂貴的防爆容器。

圖文淺析

表1.實驗所用的軟包電池和18650電池。

實驗所用電池有兩款，軟包電池為三元NMC體系，DowKokam公司生產；18650電池為NCA體系，Panasonic公司生產。

圖1.液氮冷凍電池實驗裝置。

圖2.左圖：液氮冷凍后的軟包電池；右圖：正常室溫下的軟包電池。

實驗采用液氮將電池進行快速冷凍，裝置如圖1所示。白色塑料桶上所乘液氮5L，將電池浸入液氮冷凍5min，以保證電池徹底冷凍。隨后將電池取出恢復至室溫15℃。其中，軟包電池經液氮冷凍后的照片如圖2所示。注：液氮溫度為-196℃。

圖3.對液氮冷凍后的軟包電池(左圖)和正常室溫下的軟包電池(右圖)進行針刺測試。

針刺測試所用鋼針直徑20mm，針刺速度80mm/s。軟包電池針刺結果如圖3所示，液氮冷凍后的電池針刺不冒煙、不起火、不爆炸，而室溫下的電池針刺則發生熱失控冒出白煙，表明液氮冷凍后的電池具有良好的安全性。值得注意的是常用電解液凝固點在-40℃左右，因此具體實施時無需必須使用液氮，只要確保電解液能低溫凝固即可。

圖4.不同SOC軟包電池(a)和18650電池(b)經液氮冷凍前后容量對比。所有電池在Characterisation6開始才經液氮冷凍。

圖5.不同SOC軟包電池(a-c)和18650電池(d-f)液氮冷凍前后HPPC測試結果對比。其中ref為對照組，未經液氮冷凍。

液氮冷凍前后軟包電池和18650電池容量和HPPC測試結果分別如圖4和圖5所示，不難看出液氮冷凍對電池電化學性能影響并不大。因此，建議在無法確定電池安全性，但又要考慮運輸成本、電池電化學性能的時候，冷凍大法或許是個選擇。

感受：不得不說，論對電池安全的重視程度，國外友人確實是操碎了心，各種點子都有。國內呢？