你知道溫度會影響鋰電池的使用壽命嗎？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-20 13:19
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10℃時可用容量為70%，0℃時可用容量為85%，25℃時可用容量為100%。因此，天氣變冷電池性能下降為正?，F(xiàn)象，當溫度降低時，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。
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，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極當中，從而析出在負極表面形成金屬鋰枝晶，這一反應會消耗電池中的可以反復充放電的鋰離子、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。
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，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。
冬天充電時，室外溫度較低，環(huán)境低于0℃時，出現(xiàn)電池充電速度下降，甚至可能無法充電，此為正?，F(xiàn)象，請將電池放在適宜的環(huán)境溫度下進行充電，保證充電效果。
鋰電池在冬天使用時間是必然比夏天短的。在此提醒大家，鋰電池在冬天最好不要室外充電。由于低溫，負極上嵌套的鋰離子會產(chǎn)生離子結晶，直接刺穿隔膜，一般情況下就造成微短路了影響壽命和性能，嚴重的可能爆炸！
2）低溫容量，比如在0℃下的放電容量，受到溫度影響的比例沒有室溫容量受到的影響明顯，雖然低溫容量，在新電池階段就比較小。（可以用下圖的0℃放電容量和上圖中的23℃放電容量相比較）
3）低頻阻抗伴隨存儲時間的增加，電池阻抗在增大，但不同溫度下的阻抗增加趨勢有交叉；
長期不使用車輛，必須將電池取出單獨存放，并定期維護充電，否則可能導致電池電量完全耗盡，產(chǎn)生不可逆的容量衰減。
1）首先是隨著電池溫度的升高，電池的內阻會顯著的降低，因此在放電的過程中溫度高的單體電池電流就會明顯高于溫度較低的電池，這就造成電池溫度高的電池的衰降速度顯著高于溫度低的電池。北京大學的Quan Xia等人【1】研究表明當電池組內最大溫差從2.5℃升高到4.62℃時，同樣充電600Ah后，電池組的可靠性會從0.9328，下降到0.0635（如下圖紅色和綠色曲線所示），可靠性下降到0.0635基本上就意味著電池組的失效。相反的，如果我們提高冷卻劑的流速，將電池組內的最大溫差進一步降低到2.36℃，則電池組的循環(huán)可靠性還會進一步提高（如下圖中藍色曲線所示），由此可見電池組的使用壽命不僅僅受到單體電池的壽命影響，更受到電池組內溫度均勻性的影響，電池組內最大溫差升高2℃甚至可能導致電池組的使用壽命縮短將近一倍。
2）此外在電池組散熱條件不佳的情況下導致部分電池溫度過高，降低正負極的界面穩(wěn)定性，本身就會導致電池的衰降加速。我們以常見的NCM622材料為例【3】，NCM622扣式半電池在20℃下循環(huán)100次后，容量保持率為87.5%，但是如果環(huán)境溫度提高到60℃后，循環(huán)100次后扣式電池的容量保持率則僅為68.8%，高溫嚴重的降低了NCM622材料的使用壽命。研究表明高溫下NCM622材料會面臨更加嚴重的過渡金屬元素溶解和Li/Ni混排，從而導致NCM622顆粒的表層結構衰變，引起界面阻抗的增加和可逆容量的衰降【4】，這是引起NCM材料高溫下衰降加速的主要原因。
鑒于溫度對于單體電池和電池組壽命的巨大影響，在電池組設計中熱管理系統(tǒng)占有非常重要的地位。電池組的熱管理系統(tǒng)一般具有兩種功能：1）加熱，通常通過在電池表面貼加熱帶的方式實現(xiàn)對單體電池的加熱，也有部分學者提出電池內部加熱的方式提高加熱效率【5】；2）散熱功能，常見的散熱方式主要包括風冷、水冷、熱管和相變材料等，由于水的比熱容比較大的，散熱效果良好，因此水冷散熱是目前最為常用的散熱方式。例如特斯拉采用的電池組內部就采用了大量的蛇形管緊貼電池表面為單體電池進行散熱，從而保證電池內部溫度的均勻性，提高電池組的使用壽命。
水冷散熱帶來良好的散熱效果的同時，也帶來一個巨大的風險，一旦冷卻液發(fā)生泄漏，會直接導致電池組內大量的電器設備發(fā)生短路，動力電池組的電壓往往高達數(shù)百伏，短路事故的發(fā)生會產(chǎn)生嚴重的安全事故。因此，電池組的冷卻系統(tǒng)在使用之前必須要進行密封性檢測，然而電池組的冷卻系統(tǒng)通常體積龐大，結構復雜，常規(guī)的差壓、背壓等檢測方式并不適合對其進行檢漏。
為了解決這一難題，杭州固恒新能源科技有限公司推出了QMM型系列便攜式氣密性檢測設備，該設備通過固恒特有的氣壓控制及測量技術有效的解決了在微氣壓下的氣壓自動調節(jié)、氣壓穩(wěn)定和采樣精度等難題，具有進氣氣壓自動調節(jié)、氣壓穩(wěn)定精度高、測試結果重復性好等特點，適合動力電池包、液冷系統(tǒng)、PDU和PEU等部件的氣密性檢測，在生產(chǎn)現(xiàn)場和售后服務使用中廣受好評。
