铁锂电池在低温环境下的影响【钜大锂电】

众所周知，铁锂电池的容量会随温度的变化而变化，随着冬天的来临，锂电池似乎进入了冬眠状态，这给新能源汽车以及数码产品用户带来不小的烦恼。本文小编就给大家讲解低温对锂电池的影响。

对于铁锂电池而言，不论是国标还是企标，对放电的下限温度都有着严格的限制：不低于-20℃。而对于充电温度而言，则不仅会像放电一样规定最低温度，甚至明确规定低温下只能小倍率充电、且不能满充(例如0~15度时只能0.2C充电，且上限电压是4.0V)，生怕用户越雷池半步。

在美国汽车协会进行的测试中，一辆电动汽车在75华氏度时的续航里程为105英里，20华氏度时候就会降至43英里下降幅度高达60%。电池与人有几分相似之处，气候转冷后就不那么活跃，铅蓄电池、铁锂电池和燃料电池等都会受到低温的影响，只是程度不同而已。那么问题来了，本来用户需要的是一个高低温性能皆要兼顾的全能战士，但为什么锂电厂家却要定下这些苛刻的限制呢?

低温对磷酸铁锂电池的影响

目前，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，但铁锂电池有一个致命的缺点，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。

比如，磷酸铁锂正极本身电子导电性比较差，低温环境下容易产生极化，从而降低电池容量;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。

为何铁锂电池充电比放电更需要温度?

许多企业的锂电池产品能够实现低温下正常放电，但在同样的温度下，实现正常充电就比较吃力，甚至无法充电，当Li+嵌入石墨材料时，首先要去溶剂化，这个过程会消耗一定能量，阻碍了Li+扩散到石墨内部;相反，Li+在脱出石墨材料进入到溶液中时，会有一个溶剂化过程，而溶剂化不消耗能量，Li+可以快速脱出石墨。因此，石墨材料的充电接受能力要明显逊色于放电接受能力。

低温环境下，铁锂电池充电有一定的风险。因为随着温度的降低，石墨负极的动力学特性进步一变差，充电过程中，负极的电化学极化明显加剧，析出的金属锂容易形成锂枝晶，穿破隔膜并导致正负极短路。

尽量避免锂离子电池在低温下充电。当电池必须在低温下充电时，需要尽可能选择小电流(即慢充)对锂离子电池进行充电，并在充电后对锂离子电池进行充分搁置，从而保证负极析出的金属锂能够与石墨反应，重新嵌入到石墨负极内部。

业内企业及科研机构对铁锂电池耐低温性能的探索和攻关，多着眼于对现有正负极材料的工艺改进，以及通过提高电池的局部环境温度为电池在低温下工作创造条件。

铁锂电池材料在走向纳米化，材料的粒径、电阻力、AB平面轴长大小三方面会影响电池的低温特性。从三种工艺生产的材料来看，层间距大的颗粒石墨，本体阻抗和离子迁移阻抗比较小;电解液方面，目前，存能电气低温磷酸铁锂电池已经在内蒙古、东北三省等地区大范围推广。

目前很多电池技术人员利用金属丝通电生热的原理，在电芯上加装镍箔片，镍箔片通电产生热量，使电池内部温度升高。达到一定温度后，箔片会自动断开以保障电池安全。据了解，在-30℃的实验环境，应用这项技术的电池，30秒即能快速升温至0℃以上，放电功率提高6倍以上，充电功率则提高10倍以上。

以上是低温环境对锂电池产生的影响，随着的技术的进一步发展，铁锂电池在低温性将有进一步的突破。