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冬季锂电池容量会变低不耐用，为何锂电池“害怕”低温？( 二 )

锂电池


锂离子电池负极材料的低温特性
相对于正极材料而言，锂离子电池负极材料的低温恶化现象更为严重，主要有以下3个原因：
1、低温大倍率充放电时电池极化严重，负极表面金属锂大量沉积，且金属锂与电解液的反应产物一般不具有导电性；
2、从热力学角度，电解液中含有大量C-O、C-N等极性基团，能与负极材料反应，所形成的SEI膜更易受低温影响；
3、碳负极在低温下嵌锂困难，存在充放电不对称性 。
低温电解液的研究
电解液在锂离子电池中承担着传递 Li+ 的作用，其离子电导率和 SEI 成膜性能对电池低温性能影响显著 。判断低温用电解液优劣，有3个主要指标：离子电导率、电化学窗口和电极反应活性 。而这3个指标的水平，在很大程度上取决于其组成材料：溶剂、电解质(锂盐)、添加剂 。因此，电解液的各部分低温性能的研究，对理解和改善电池的低温性能，具有重要的意义 。
1、EC基电解液低温特性相比链状碳酸酯而言，环状碳酸酯结构紧密、作用力大，具有较高的熔点和黏度 。但是、环状结构带来的大的极性，使其往往具有很大的介电常数 。EC溶剂的大介电常数、高离子导电率、绝佳成膜性能，有效防止溶剂分子共插入，使其具有不可或缺的地位，所以，常用低温电解液体系大都以EC为基，再混合低熔点的小分子溶剂 。
2、锂盐是电解液的重要组成 。锂盐在电解液中不仅能够提高溶液的离子电导率，还能降低 Li+ 在溶液中的扩散距离 。一般而言，溶液中的Li+浓度越大，其离子电导率也越大 。但电解液中的锂离子浓度与锂盐的浓度并非呈线性相关，而是呈抛物线状 。这是因为，溶剂中锂离子浓度取决于锂盐在溶剂中的离解作用和缔合作用的强弱 。
低温电解液的研究
除电池组成本身外，在实际操作中的工艺因素，也会对电池性能产生很大影响 。
1、 制备工艺
Yaqub等研究了电极荷载及涂覆厚度对 LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 /Graphite电池低温性能的影响发现，就容量保持率而言，电极荷载越小，涂覆层越薄，其低温性能越好 。
2、 充放电状态
Petzl 等研究了低温充放电状态对电池循环寿命的影响发现放电深度较大时，会引起较大的容量损失，且降低循环寿命 。
3、 其它因素
电极的表面积、孔径、电极密度、电极与电解液的润湿性及隔膜等，均影响着锂离子电池的低温性能 。另外，材料和工艺的缺陷对电池低温性能的影响也不容忽视 。
所以，为保证锂离子电池的低温性能，需要做好以下几点：
(1) 形成薄而致密的SEI膜；
(2) 保证 Li+在活性物质中具有较大的扩散系数；
(3) 电解液在低温下具有高的离子电导率 。
此外，研究中还可另辟蹊径，将目光投向另一类锂离子电池——全固态锂离子电池 。相较常规的锂离子电池而言，全固态锂离子电池，尤其是全固态薄膜锂离子电池，有望彻底解决电池在低温下使用的容量衰减问题和循环安全问题 。
那么，冬季如何正确对待锂电池？
1、请勿在低温环境下使用锂电池
温度对于锂电池的影响还是很大的，温度越低锂电池的活性就越低，直接导致充放电效率大幅降低，所一般而言，锂电池的工作温度为-20度-60度之间 。
当温度低于0℃时，注意不要在室外充电，你充了也充不进去，我们可以将电池拿到室内进行充电（注意，一定远离易燃物！！！），当温度低于-20℃，电池会自动进入休眠状态，无法正常使用 。所以北方尤为寒冷地方的用户 。
实在没有室内充电条件的，要充分利用电池放电时的余热，停车后立即在阳光下充电，以增加充电量，并避免析锂 。
2、养成随用随充的习惯
冬季，当电池电量过低时，我们要做到及时充电，养成随用随充的好习惯，记住，永远不要按照正常的电池续航去预估冬季电池电量 。
冬天锂电池活性下降，非常容易造成过放过充，轻则影响电池使用寿命，重则引发燃烧事故 。因此，冬天更要注意以浅放浅充的方式充电 。特别需要指出的是，不要以一直充电的方式长时间停放车辆，避免过充 。
3、充电时请勿远离切记不要长时间充电
不要为了图方便，将车辆长期处于充电状态，做到充满即拔就可以 。冬季充电环境不要低于0℃，充电时，不要离开太远，以防突发情况发生，及时处理 。
4、充电时使用锂电池专用充电器
市场上充斥着大量的劣质充电器，使用劣质充电器会造成电池损坏，甚至引起火灾 。不要贪图便宜购买低价无保障产品，更不要使用铅酸电池充电器；如果你的充电器不能正常使用，立即停止使用，切莫因小失大 。


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