如果您希望在極端溫度下操作電池供電的設(shè)備或設(shè)備，則不僅要確保機(jī)器本身適合這種條件，而且還要確保其電源能夠在這些設(shè)置下安全有效地運(yùn)行。 在選擇用于在極冷環(huán)境下為產(chǎn)品供電的電池時(shí)，重要的是要了解電池如何受到低溫的影響，以及哪些類型的電池不僅可以承受這些條件，而且可以繼續(xù)安全、有效和可靠地工作。在如此低的溫度下長(zhǎng)時(shí)間工作。 在本文中，我們將介紹所有這些內(nèi)容，以幫助您選擇滿足您確切需求的產(chǎn)品。

低溫如何影響鋰電池？

簡(jiǎn)而言之，極低的溫度會(huì)減慢電池內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致性能不佳和永久性損壞。 在這種情況下，充電容量會(huì)降低，而內(nèi)阻會(huì)增加。 所有這些都會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)間縮短、電池壽命縮短和電池故障。 為了防止這些問題，常見鋰電池的建議溫度范圍為-20°C 和-55°C。 對(duì)于超出該范圍的條件，需要特殊的低溫電池以確保安全性和電池壽命。

低溫對(duì)鋰電池的損害是永久性的嗎？

由于極低的溫度會(huì)在標(biāo)準(zhǔn)鋰電池內(nèi)產(chǎn)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)，因此造成的損壞是永久性的。 為了了解電池內(nèi)部到底發(fā)生了什么以及如何發(fā)生，讓我們從一些基礎(chǔ)知識(shí)開始。

鋰離子電池有一個(gè)正極和一個(gè)負(fù)極。 充電時(shí)，鋰離子從正極晶格開始，穿過電解質(zhì)隔膜到達(dá)負(fù)極，并嵌入石墨層中。 放電時(shí)，發(fā)生相反的情況：鋰離子從石墨負(fù)極層移動(dòng)到正極晶格。

鋰離子電池結(jié)構(gòu)及放電過程

當(dāng)暴露在低溫下時(shí)，一切都會(huì)變慢，從被運(yùn)輸?shù)姆肿拥倪\(yùn)動(dòng)到反應(yīng)速度，再到整個(gè)材料的運(yùn)輸過程。 對(duì)于石墨層和正極晶格中的鋰離子和鋰原子來說，這種減速尤其明顯。 鋰開始在電極-電解質(zhì)界面積聚，而不是嵌入到石墨層中，這導(dǎo)致充電過程中形成鋰枝晶（金屬鋰積聚在負(fù)極表面）。

這是一種不可逆的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，可能會(huì)因鋰枝晶造成的結(jié)構(gòu)損壞而導(dǎo)致容量損失、短路增加和安全隱患。

當(dāng)電池在極端低溫條件下放電時(shí)，正極活性物質(zhì)會(huì)損失，并且由于活性顆粒從正極破裂以及過渡金屬元素向負(fù)極移動(dòng)，導(dǎo)致金屬顆粒積聚。 這會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)出現(xiàn)鋰沉積。

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)鋰電池暴露在低溫下時(shí)，容量會(huì)損失多少？

在一項(xiàng)研究中，研究人員證明了標(biāo)準(zhǔn)鋰電池暴露在低溫下時(shí)會(huì)損失多少容量。 在這項(xiàng)研究中，研究人員將電池置于低溫下 48 小時(shí)，然后將電池恢復(fù)至室溫，然后在兩種設(shè)置下測(cè)試它們的容量損失。 以慢/小速率充放電的電池?fù)p失了3.2%的容量，以快/高速率充放電的電池?fù)p失了6%的電池容量。

低溫靜置容量損失

低溫暴露導(dǎo)致存儲(chǔ)問題的主要原因有兩個(gè)，如圖 3 所示：

正極破裂。

正極顆粒的脫離形成粘合劑并導(dǎo)致電化學(xué)活性降低。

低溫儲(chǔ)存損壞的原因

除了存儲(chǔ)問題外，這種永久性損壞還可能導(dǎo)致電池完全失效，甚至導(dǎo)致電池爆炸等安全隱患。 這就是為什么建議在極冷環(huán)境下使用專門設(shè)計(jì)的低溫鋰電池。

低溫鋰電池與標(biāo)準(zhǔn)電池有何不同？

標(biāo)準(zhǔn)電池的建議溫度范圍為 -20°C 至 +50°C，而專門設(shè)計(jì)的低溫鋰電池可以在低于 -20°C 的溫度下安全有效地運(yùn)行。 這些電池在結(jié)構(gòu)上與標(biāo)準(zhǔn)鋰電池相似，但其電解質(zhì)和膜經(jīng)過修改，以適應(yīng)在較低溫度下充電、放電和存儲(chǔ)能量。

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