低温对锂电使用有何影响

低温会对锂电的使用寿命产生重大影响，主要是通过影响其化学反应、内阻和整体性能。虽然电池可以在低温下运行，但长时间暴露在寒冷条件下会加速退化并缩短使用寿命。

1. 内阻增加

低温会增加锂电池的内阻，从而降低电池在充放电循环中的效率。电阻增加会导致热量形式的能量损失增加，充电和放电速率变慢。这可能会导致电池衰减更多，从而导致其总容量随着时间的推移而减少。

在较冷的条件下，锂离子在电解质内的运动减慢。这会降低电池有效充电和放电的能力。如果电池在寒冷条件下充电，负极上可能会发生析锂。这是锂金属沉积在负极表面而不是嵌入其中，这会导致容量损失、效率降低，甚至短路。

当电池在低温下充电时，锂离子无法正常嵌入到负极材料中。相反，它们可以沉积为锂金属。析锂会导致不可逆转的容量损失、电池寿命缩短以及安全风险增加，例如枝晶形成，这可能导致内部短路和潜在的热失控风险。

低温会增加锂电池的自放电率。虽然锂离子电池的自放电通常很慢，但在极冷的情况下会变得更加严重。在寒冷环境中未使用的电池会更快地失去电量，并且可能发生的额外循环和更深的放电，电池会随着时间的推移而变得退化。

低温会导致电化学效率降低，导致放电期间电压和容量输出降低。即使电池没有受到极端条件的影响，在寒冷环境中频繁使用也会导致电池提供的可用电量减少。随着时间的推移，这种效率下降会加剧并缩短电池的整体使用寿命。

在低温下频繁循环（充电和放电），尤其是过度充电或过度放电时，会加速电池老化。在次优条件下循环会导致循环寿命整体缩短。在低温下，锂离子电池可能会在观察到显著的容量损失之前经历更多的衰减，更少的充电周期。

由于内阻增加和化学反应减慢，电池的可用容量通常会在低温下显著降低。虽然电池仍可以工作，但其在寒冷环境提供电力或保持电量的能力会降低。这可能会导致使用时间缩短，并且随着时间的推移，电池的有效使用寿命会缩短。

如果电池在极低的温度下充电或放电，不可逆损坏的风险会增加，例如内部短路、电解液冻结和严重的容量损失。长时间暴露在此类条件下可能会对电池的内部结构造成永久性损坏，从而导致使用寿命急剧缩短。

使用热管理系统：采用加热器或绝缘材料以保持最佳工作温度。

在最佳温度下为电池充电：避免充电低于推荐温度（通常为 0–10°C）。如果不可避免地在寒冷条件下充电，请使用电池预热系统。

将电池存放在温暖的地方：如果不使用，请将电池存放在受控温度的环境中，以避免暴露在极冷的环境中。

避免在寒冷条件下快速充电：低温环境下应使用慢速充电，以防止析锂等。

使用电池管理系统（BMS）：实施可以管理充电速率、监控温度并防止在可能造成损坏的情况下充电或放电的 BMS。

结论

低温会对锂电池的使用寿命和性能产生深远的负面影响，主要是通过内阻增加、离子迁移率降低和析锂等机制造成的。为了减轻这些影响，适当的热管理以及使用针对低温优化的电池至关重要。确保锂电池不会暴露在极冷的环境中并有效管理其运行条件将有助于延长其使用寿命并保持性能。