为什么锂电池容量在低温时会下降?
来源：宝鄂实业
2019-12-28 17:39
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为什么锂电池容量在低温下会下降?锂电池的主要功能参数是电动势、容量、比能和电阻。低温环境会降低锂电池的实际容量。随着应用领域的不断扩展，锂电池的低温性能将带来越来越明显的制约。据报道，锂离子电池在-20℃时的放电容量仅为室温时的31.5%左右。传统锂电池的工作温度在-20℃到+55℃之间。因此，改善锂电池的低温性能具有重要意义。
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为什么锂电池容量在低温下会下降?
在众多环境因素中，温度对锂电池性能的影响最大。锂电池中的电解质是一种有机液体，就像油一样，在低温下会变得粘稠甚至凝固。此时，导电锂盐的活性在内部受到很大限制，所以充电效率很低，这就会导致锂电池在低温下充电缓慢，充电不满，放电是如此。
锂离子电池在低温下的使用是有限的，因为低温下电池无法充电，除非它们的放电能力严重下降。在低温充电时，锂离子在电池石墨电极中的嵌入与锂离子的镀锂反应同时存在并相互竞争。低温时，锂离子在石墨中的扩散被抑制，电解质的电导率降低，导致包埋率降低。锂离子电池在低温下寿命下降的主要原因是锂离子的析出引起电池内阻抗的增大和容量的衰减。
低温条件下锂离子电池的性能严重退化，在锂离子电池的充放电过程中会产生一些副作用。这些副反应主要是锂离子与电解质之间的不可逆反应，会导致锂电池容量下降，电池性能进一步恶化。
制约锂电池低温性能的因素
●低温下，电解液粘度增大，甚至部分固化，导致锂离子电池电导率下降。
●电解液、阴极、隔膜在低温下的相容性变差。
●锂在低温环境下由锂离子电池阴极严重析出，金属锂与电解液发生反应析出，导致固电解质界面(SEI)沉积厚度增加。
●低温时，锂离子电池在活性材料中的内部扩散系统减小，电荷转移阻抗(Rct)明显增大。
目前，磷酸铁锂电池是电动汽车中应用最广泛的电池。这种电池安全性高，单体寿命长。然而，磷酸铁锂电池有一个致命的缺点。低温对磷酸铁锂的正极和负极电解液及粘结剂有一定的影响。
在低温的影响下，石墨的包埋速度降低，容易在负极表面析出金属锂。如果充电后由于时间不足而投入使用，金属锂无法重新嵌入石墨中。
低温下，电解液粘度增大，锂离子的迁移阻抗增大。另外，在磷酸铁锂电池的生产过程中，粘接剂也是一个非常关键的因素，低温会对粘接剂的性能产生较大的影响。
面对这种情况,使用锂电池低温是有限的,技术人员已经找到了应对问题的策略是电荷预热,尽管这是一个临时措施,但对提高锂电池的放电容量、寿命长有明显的效果。
