鋰電池為什么在低溫條件下性能變差？

本文綜述了鋰電池低溫性能的研究進展，系統地分解了鋰電池低溫性能的主要限制因素。從正極、電解液、負極三個方面討論了近年來研究者們提高電池低溫性能的改性辦法。

目前，研究者們對造成鋰電池低溫性能差的主要因素尚有爭執，但究其原由有以下3個方面的因素：

1.低溫下電解液的粘度增大，電導率降低；

2.電解液/電極界面膜阻抗和電荷轉移阻抗增大；

3.鋰離子在活性物質本體中的遷移速率降低.由此造成低溫下電極極化加劇，充放電容量減小。

本文從正極材料、電解液和負極材料3個方面系統地探討了鋰電池低溫性能的主要影響因素，并提出改善鋰電池低溫性能的有效辦法。

一、正極材料

正極材料是制造鋰電池關鍵材料之一，其性能筆直影響電池的各項指標，而材料的結構對鋰電池的低溫性能具有緊要的影響。

二、電解液

電解液作為鋰電池的緊要組成部分，不僅決定了Li+在液相中的遷移速率，同時還參與SEI膜形成，對SEI膜性能起著關鍵性的作用。低溫下電解液的黏度增大，電導率降低，SEI膜阻抗增大，與正負極材料間的相容性變差，極大惡化了電池的能量密度、循環性能等。

目前，通過電解液改善低溫性能有以下兩種途徑：

1.通過優化溶劑組成，使用新型電解質鹽等途徑來提高電解液的低溫電導率；

2.使用新型添加劑改善SEI膜的性質，使其有利于Li+在低溫下傳導。

三、負極材料

鋰離子在碳負極材料中的擴散動力學條件變差是限制鋰電池低溫性能的主要原由，因此在充電的過程中負極的電化學極化分明加劇，很容易導致負極表面析出金屬鋰。

Luders等研究顯示，在-20°C下，充電倍率超過C/2就會顯著地增加金屬鋰的析出量，在C/2倍率下，負極表面析鋰量約為整個充電容量的5.5%，但是在1C倍率下將達到9%，析出的金屬鋰可能會進一步發展，最終成為鋰枝晶。因此，當電池非得在低溫下充電時，需要盡可能選擇小電流對鋰電池進行充電，并在充電后對鋰電池進行充足的擱置，從而保證負極析出的金屬鋰能夠與石墨反應，重新嵌入到石墨負極內部。

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