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，用戶體驗也不上心。從微觀上看，低溫降低了正極和負極數據的活度，降低了電解質的電導率。在微觀尺度上，提出了容量減小、內阻增大、放電功率減小等一系列研究成果。

鋰離子電池在低溫環境下的使用是有限的，除了放電能力會嚴重下降外，低溫下鋰離子電池無法充電。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，鋰離子在石墨中的彌散被抑制，電解質的電導率降低，包埋率降低。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停止電壓為3.65±0.05v，放電停止電壓為2±0.05v。這兩條曲線分別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，電池中的能量是容量和終端電壓的乘積，當這兩個倍率都下降時，電池中的能量必然是這兩個下降效應的疊加。

低溫下正極數據活度的降低導致鋰離子數量的減少，鋰離子運動出現放電電流，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。電荷越低，內阻越大，且隨溫度變化趨勢不變。

在較低的溫度下,在正負電極數據中,帶電離子的擴散運動變得更糟的是,很難穿過鈍化膜電極和電解質,電解質的傳播速度也減少,將會有很多額外的熱量在傳輸過程中。鋰離子到達負極后，在負極數據上的彌散也變得不平滑。在所有這些過程中，帶電離子的運動變得困難，從外面看，細胞的內阻新增了。

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。當一輛電動汽車在行駛時，它的電池壽命(看起來很像)在低溫下似乎更短。