引言：

轉(zhuǎn)眼之間，冬天來了。在目前這個“你在北方穿棉襖，我在廣東吹空調(diào)”的節(jié)骨眼上，聊一聊鋰離子電池的低溫技術(shù)或許再合適不過了。

對于鋰離子電池而言，不論是國標(biāo)還是企標(biāo)，對放電的下限溫度都有著嚴(yán)格的限制：不低于-20℃。而對于充電溫度而言，則不僅會像放電一樣規(guī)定最低溫度，甚至明確規(guī)定低溫下只能小倍率充電、且不能滿充（例如0~15度時只能0.2C充電，且上限電壓是4.0V），生怕用戶越雷池半步。那么問題來了，本來用戶需要的是一個高低溫性能皆要兼顧的全能戰(zhàn)士，但為什么鋰電廠家卻要定下這些苛刻的限制呢？

讓我們首先從鋰離子電池低溫下的表現(xiàn)說起。對于相同倍率下的放電，當(dāng)外界溫度越低時，鋰離子電池的放電電壓就會越低。如下圖所示：

從圖中可以看出，當(dāng)溫度降低時，電池放電電壓也大幅降低，這樣電池在低溫放電時就會更快的到達(dá)放電截止電壓，從而造成低溫放電容量明顯低于常溫容量。需要向大家說明的是，鋰離子電池低溫下的容量并非消失了，而只是無法在正常電壓范圍（≥3.0V）內(nèi)全部放出而已，如果可以將放電截止電壓繼續(xù)下延，那就可以將剩余的容量放出。但問題是過低的電壓已經(jīng)無法保持用電設(shè)備的正常使用，因此過低的下限電壓（＜2.5V）一般沒有太多的討論意義。

相對于低溫放電，鋰離子電池低溫充電的表現(xiàn)則更加不盡如人意，首先，低溫下的充電會快速達(dá)到恒壓階段、并會一定程度上降低充電容量、同時增加充電時間，如下圖所示：

不僅如此，鋰離子電池在低溫充電時，鋰離子可能來不及嵌入石墨負(fù)極當(dāng)中，從而析出在負(fù)極表面形成金屬鋰枝晶，這一反應(yīng)會消耗電池中的可以反復(fù)充放電的鋰離子、并大幅降低電池容量，析出的金屬鋰枝晶也可能會刺穿隔膜，從而影響安全性能。低溫充電后鋰離子電池負(fù)極表面析鋰的圖片如下：

知識窗口：

鋰離子電池低溫放電容量會降低，但是經(jīng)過常溫充放電后可以恢復(fù)，是可逆的容量損失；但是低溫充電會造成析鋰，是永久性的容量損失。

由于低溫充電析鋰的危害更大，因此鋰離子電池的低溫充電要比低溫放電管控的更嚴(yán)。目前很多電池廠都會用“階梯充電”的方式描述鋰離子電池的充電條件，下面是一個類似的例子：

上面階梯充電的描述雖然對客戶來說有點(diǎn)“坑”，但是卻是目前電池廠常用的一類規(guī)避低溫充電析鋰的方法，

下面該向大家做一個總結(jié)了。由于鋰離子電池在低溫放電時的電壓平臺更低，因此會造成低溫下放電容量的明顯降低，但是這種損失會隨著常溫充放電的進(jìn)行而自動彌補(bǔ)，屬于可逆的損失。但是對于低溫充電而言，溫度過低或者倍率過大都會造成電芯不可逆的形成鋰枝晶和不可逆的容量損失，并影響電池的安全性能。

結(jié)語：

鋰離子電池的低溫表現(xiàn)就向大家介紹到這里，當(dāng)然我們更關(guān)心的是：為什么會有這種現(xiàn)象發(fā)生？又該如何去進(jìn)行改善？對應(yīng)的內(nèi)容，請各位繼續(xù)關(guān)注《低溫技術(shù)知多少？》的后續(xù)篇章。