为什么一到冬天锂电池容量就下降呢？
来源：宝鄂实业
2019-06-26 11:02
点击量：次
最近中国信息通信研究院对这个问题进行了实验，实验人员准备了两块3400mAh的电池，将其充满电，然后将一块放在23℃的环境中，另一块放在﹣10℃的环境中，以相同的速度进行放电。结果发现常温下电池放电的时间为5小时9分钟，放电量为3420mAh，而在﹣10℃的环境中，电池4小时5分钟时就耗电完毕，放电量也只有2716mAh。
原因就是在于低温会降低锂电池的化学反应速率，从而导致可容电量变小的情况。那么，为什么不加大电池容量去让手机在冬天能够更经用呢？
这里就要牵扯到一个能量密度的概念，能量密度，指的是单位体积或单位重量的电池，能够存储和释放的电量，其单位有两种：Wh/kg，Wh/L，分别代表重量比能量和体积比能量。我们可以用一个等式来更加具象化能量密度这个概念：电池容量×电池电压=电池能量密度×电池体积。
而锂电池的发展在经历一个快速期后，近些年进入一个瓶颈期。像三星每年平均也只能提高6.5%的能量密度，其实是远远落后于半导体产业的摩尔定律的。而且对于手机而言，本质上是一个非常理想的爆炸体，爆炸的主要原因正是因为能量聚集在一个密闭的空间内扩散不出去，而现在的手机为了防水性也是做得越来越密闭，越高的能量密度就可能带来越高的爆炸威力，这种风险其实是很大的，当年三星的note7其实就是一个非常惨痛的教训。
既然电池能量密度提升速度不高，那么就只能从电池体积入手了，而在手机日渐追求轻薄的现在，电池体积想要做到更大势必会和潮流相悖，所以这也是行不通的。
“傲娇”的锂电池不止怕热，还怕冷！
据了解，对一般的手机设计来说，电池运行的最佳温度在0°C至35°C，过高的温度(>35°C)可能永久损坏电池容量，而在非常寒冷的环境下(低于0°C)使用手机时，则会使电池的使用时间降低，最终导致手机关闭，但当电池温度返回正常适用范围，其性能也会随之恢复正常。
而更极端的环境温度：小于-20°C或大于45°C，不但手机电池无法正常使用，而且影响电池的储存寿命，导致其性能永久恶化。
所以对于手机，在非理想的工作环境下，真的会被“冻”关机，而且低端寒冷会对手机电池的寿命产生负面影响。
首先来看一下一般电池的放电特性：多数电池随着放电进行，电压先缓慢下降，超过某一放电程度后，电压会突降。
一般把电压比较平稳的那一段称为“放电平台”，对应的用电器设计电压也会根据放电平台的电压来设计。比如标称电压为4.2V左右的锂离子电池的放电至3.3V开始电压突降，那么对应的手机往往就得在3.3V以上供电电压下才能正常开机。
低温时的电池表现
包括锂电池在内，所有的化学电池都是利用电化学反应提供电能。其输出电压会符合能斯特方程，根据这个方程可以推得——温度越低电池电压越低。
其实电池充好了电，但是低温下提供不了那么高的电压，随着放电进行再降一降，就很快低于手机要求的最低电压了，于是你就看到手机自动关机。
此外，低温下电池电解液黏度增大也会阻碍载流离子迁移，这会导致电池内阻变大、路端电压降低。也是导致手机低温下自动关机的部分原因。
低温对电池有无伤害？
就电池反应本身而言，它只随温度降低而电压下降，只要温度回升电压就会恢复，这种类型的影响是可逆的。
但是，在更低的温度下，电池中的电解液有可能析出晶体，这些晶体析出后不一定能在回暖后完全溶解回去(充放电次数过多导致的电池容量下降也和晶体析出有关)。“更极端的情况”可能导致电池永久恶化。
当然，锂电池根据电极材料和电解液成分划分有很多种型号，每种型号的抗低温能力不一定相同，设计工作温度也会受设备中电池保温/散热性能影响。比如苹果手机等设备推荐使用温度在0~35℃，而MacBook则为10~35℃。据我了解，还有其他很多厂商的手机推荐工作温度则更宽泛一些。这些都可能和他们使用的电池型号不同有关。
