低温环境下锂电池容量为何会降低

来源：存能电气  日期：2019-07-01 14:40  浏览量：次

　　低温环境下锂电池容量为何会降低？锂电池的功用参数首要有电动势、容量、比能量和电阻。低温环境会降低锂电池实际容量，随着应用领域不断拓展，锂电池的低温性能低劣带来的制约愈加明显。据报道，在-20℃时锂离子电池放电容量只有室温时的31.5%左右。传统锂电池工作温度在-20~+55℃之间。因此，改善锂电池低温性质具有重大意义。

　　低温环境下锂电池容量为何会降低？

　　在众多环境要素中，温度对锂电池性能的影响最大。锂电池所用的电解液作为有机液体，如同油脂，会在低温下变粘稠甚至凝结。此时，导电的锂盐在里面的活动大大受到限制，这样的话充电效率很低，从而会导致锂电池在低温下充电慢，充不满，放电亦是如此。

　　锂电池在低温环境下使用受到限制，除了因为放电容量会严重衰退外，低温下也不能对锂电池进行充电。在低温充电时，电池石墨电极上的锂离子的嵌入和镀锂反应是同时存在的且相互竞争。低温条件下锂离子在石墨中的扩散被抑制，电解液的导电率下降，从而导致嵌入速率降低而在石墨表面上会使镀锂反应更容易产生。锂离子电池在低温下使用时寿命下降的原因主要有内部阻抗的增加与锂离子析出使容量衰减。

　　低温下锂电池性能退化严重，同时在锂离子电池充放电过程中会有一些副反应发生。这些副反应中主要是锂离子与电解液不可逆的反应，会造成锂电池容量衰退，使电池性能进一步恶化。

　　制约锂电池低温性能的因素

　　●低温环境下，电解液的黏度增大，甚至部分凝固，导致锂离子电池的导电率下降。

　　●低温环境下电解液与负极、隔膜之间的相容性变差。

　　●低温环境下锂离子电池的负极析出锂严重，并且析出的金属锂与电解液反应，其产物沉积导致固态电解质界面（SEI）厚度增加。

　　●低温环境下锂离子电池在活性物质内部扩散系统降低，电荷转移阻抗（Rct）显著增大。

　　目前，磷酸铁锂电池是应用在电动汽车上最多的电池，这种电池安全性高，单体寿命较长，但磷酸铁锂有一个致命的缺点，他的低温性能比其他技术体系的电池略差。低温对磷酸铁锂的正负极、电解液和粘接剂等都存在影响。

　　受低温影响，石墨嵌锂速度降低，容易在负极表面析出金属锂，如果充电后搁置时间不足而投入使用，金属锂无法全部再次嵌入石墨内部，部分金属锂持续存在负极的表面，极有可能形成锂枝晶，影响电池安全；

　　低温下，电解液黏度会增加，锂离子迁移阻抗也会随之增大；此外，在磷酸铁锂电池的生产工艺中，粘接剂也是一个非常关键的因素，低温对粘接剂的性能也会产生较大影响。

　　面对低温下锂电池使用受限的局面，技术人员找到的应对策略是充电预热，虽然是权宜之计，但对提高锂电池的放电能力和长期寿命都有明显效果。