锂离子电池低温性能影响因素的分析与研究

功率型锂离子动力电池的高低温容量特性王元奎;魏平芬【摘要】放电容量和放电倍率是功率型锂离子动力电池的重要特性指标,均与环境温度紧密相关.实验结果表明,功率型锂离子动力电池的高倍率放电容量随温度的降低而迅速下降,随温度的升高基本保持不变;低温下的放电电压平台明显下降,随温度的升高有所上升,低温下的电压变化速度大于高温;在常温条件下,放电容量随倍率的升高而降低,但变化速度不如温度引起的变化明显.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2015(039)010【总页数】3页(P2079-2081)【关键词】锂离子电池;环境温度;容量;倍率【作者】王元奎;魏平芬【作者单位】中国船舶重工集团公司第705研究所昆明分部,云南昆明650118;海军驻昆明705研究所军事代表室,云南昆明650118【正文语种】中文【中图分类】TM912随着科技的发展，锂离子电池在电动汽车、水中兵器、空中武器、临近空间等运用场合得到了广泛的运用，同时对锂离子动力电池的高倍率放电、长时间放电、极端环境温度下放电性能提出了更高的需求。

根据实际使用需求，锂离子电池发展为能量型和功率型两种：能量型适合于低倍率放电，功率型适合于高倍率放电。

锂离子电池的放电性能与放电倍率、环境温度直接相关[1-5]，特别是环境温度还直接关系着电池组的使用安全性、输出电压特性以及电池内阻特性[6-7]，这些因素又直接影响着成组工程应用的使用条件与使用环境。

因此，对锂离子电池在不同环境温度下放电容量与倍率之间的关系开展实验研究与分析，找出工程应用的边界条件，对电池组使用条件的制定和成组参数的确定有较高的参考价值。

本文对功率型锂离子动力电池的高低温容量特性进行放电实验，并对获取的实验数据进行分析与研究，最后给出了相关结论。

实验对象为型号15DR(标称3.7 V/15.2 Ah)的功率型锂离子动力电池(厦门产)，正极为三元(镍钴锰)材料体系，单体电芯容量为17.6 Ah(1倍率放电至截止电压3.0 V)。

铌基低温电池关键材料研究进展戴雪娇;闫婕;王管;董浩天;蒋丹枫;魏泽威;孟凡星;刘松涛;张海涛【期刊名称】《储能科学与技术》【年(卷),期】2024(13)1【摘要】社会科技的进步也推动了锂电池技术快速发展。

锂离子电池的性能受温度影响较大,在低温条件下工作时其性能衰减严重,因此,提高锂离子电池的低温性能成为研究热点。

本文综述了基于铌基电极材料的低温锂离子电池近年的研究进展以及影响其低温性能的因素,从电极材料和电解液两个方面总结了改善锂离子电池低温性能的方法。

电极材料方面主要介绍了铌基材料的晶体结构和电化学性质、烧结对于铌基材料结构及性能的影响、铌基材料的修饰改性研究以及含铌氧化物低温电化学性能,结果说明了铌基材料独特的赝电容结构能促进离子和电子传导,异质原子的掺杂及其他材料的复合能够使其结构更加稳定,带隙变窄,载流子密度增加,使倍率性能得到提高,从而提高了材料的低温性能;电解液方面从溶剂、添加剂以及锂盐三方面介绍了匹配铌基负极的低温电解液的研究进展,提出采用多元溶剂体系与多种添加剂协同作用可以改善电解液对锂离子电池低温性能的影响,并且大部分线性羧酸酯类溶剂熔、沸点较低,蒸气压较大,能有效改善电池的低温性能。

本综述可为设计在低温下具有优异性能的锂离子电池负极材料提供指导。

【总页数】14页(P311-324)【作者】戴雪娇;闫婕;王管;董浩天;蒋丹枫;魏泽威;孟凡星;刘松涛;张海涛【作者单位】中国科学院过程工程研究所;天津空间电源科技有限公司;郑州中科新兴产业技术研究院【正文语种】中文【中图分类】O614.51【相关文献】1.合金化对铌基固溶体合金和铌硅化物基合金室温断裂韧性影响的研究进展2.铌硅基超高温结构材料成形技术研究进展3.高倍率铌基氧化物负极材料的研究进展4.新型铌铬基共晶自生复合材料的研究进展5.钛铌氧族化合物钠离子电池负极材料研究进展因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

宽温域锂离子电池功能电解液的研究进展摘要：分析锂离子电池在低温工作条件下的性能劣化机理，阐述溶剂物理性质对电解液低温性能的影响规律，总结目前通过低黏度及低熔点的溶剂组分、低阻抗的成膜添加剂以及新型锂盐来改善电池低温性能的研究工作。

同时探讨锂离子电池在高温工作条件下容量衰减机制，综述目前改善锂离子电池高温性能的主要方法，包括采用高温成膜添加剂、耐高温锂盐以及锂盐稳定剂。

在此基础上指出目前宽温域锂离子电池发展面临的主要挑战，展望锂离子宽温域电解液的发展趋势。

关键词：锂离子电池；宽温域电解液；低温性能；高温性能；添加剂20世纪90年代初，日本索尼公司率先推出钴酸锂/石墨锂离子电池[1]。

如今，锂离子电池虽然在小型移动电源领域(如手机、笔记本电脑、数码相机)已获得广泛的应用，但其对低温和高温环境的耐受性仍然无法满足极端条件下的应用要求[2 3]。

当温度过低时，电解液的电导率会大大的降低、SEI膜阻抗增大，锂离子在电极中的传递阻抗也会增大。

温度较高时，电极又极容易与电解液发生各种复杂的界面反应，如正极材料的氧化和SEI膜成分的变化等。

如果温度继续增高，电池内部的剧烈反应将导致热失控，从而引发安全问题。

本文将从改善电池低温性能及提高电池高温性能两方面综述宽温域锂离子电池电解液的研究进展及未来发展趋势。

1 低温电解液的研究进展锂离子电池低温电解液的性能主要受限于3方面。

首先，常用的EC基电解液在低温条件下黏度增大甚至凝固，使得电解液离子电导率变差；其次，低温下电极界面膜(SEI)电荷迁移阻抗增加，使充放电过程电极极化加大；再次，在低温下条件下，锂离子电池在恒流充电的后期易产生析锂现象，导致SEI膜状况恶化，电池循环性能变差。

因此，改善锂离子电池低温性能的研究主要从以下几个方面入手：1）溶剂成分优化。

2) 锂盐优化。

3) 低温添加剂。

1.1低温溶剂的研究根据电解液的性能要求，理想的锂离子电池电解液低温共溶剂应具有以下条件：1)熔点低(Tm)，沸点高(Tb)，蒸气压低，在提高低温性能的同时尽量不对电池高温性能产生不利影响；2)具有较低的黏度(η)及较高的介电常数(ε)，从而使电导率高，有利于锂离子传输。

锂离子电池和电池组的产热功率分析和仿真温度对于锂离子电池而言非常重要，低温会导致锂离子电池的电性能降低（容量、倍率性能），但是能够提高锂离子电池的存储寿命，高温能够提升电性能（容量、倍率性能），但是会降低电极／电解液界面的稳定性，引起循环寿命的快速衰降。

对于一个由众多电池组成的电池组而言，电池组内部的温度不均匀分布会导致单体电池的性能产生很大的差异，从而导致单体电池之间不均匀的衰降，最终导致电池组的失效，例如北京大学的Quan Xia等人采用A123的LFP电池进行电池组的模拟和仿真试验发现，通过改变电池组的结构，将电池组内的最大温差从4.62K降低到2.5K能够将电池组累计充电600Ah后的可靠性从0.0635提高到0.9328（详见链接：《电池组“可靠性”的影响因素和模型计算》）。

锂离子电池的使用工况对于离子电池的产热具有很大的影响，例如高倍率充放电会在电池内短时间累积更多的热量，而小倍率下则几乎能够实现热平衡，减少电池的温升。

江苏大学的徐晓明（第一作者，通讯作者）等人对55Ah单体电池和电池组的产热功率和温度分布情况进行了研究分析，研究表明单体电池的发热功率会随着环境温度的升高、电池SoC和充放电倍率的降低而降低，对电池组的热分析发现温度最高的区域集中在电池组中央区域，并且发现采用空气散热时气流更容易从电池组的上方流过，因此导致冷却效果不佳。

试验中作者采用了55Ah的方形锂离子电池，电池共有5个测温点，其中两个位于电池的低部、三个位于锂离子电池的侧面，如下图a所示。

电池的产热可以通过温升和电池的比热容来计算（如下式所示），其中Q为电池产热量，C为电池的比热容，m为电池的质量， T为电池的温升，如果进一步将p下式除以时间t，我们能够得到电池的产热功率。

为了保证环境温度的一致，作者采用恒温箱进行精确控温，电池的充放电设备采用了Digatron BTS-600设备，采用安捷伦的34970A设备采集电池的温度信息。

锂离子动力电池电性能检测结果影响因素分析龚明光;朱强;梁梦晨【摘要】本文列举了常见锂离子动力电池国内外电性能相关检测标准,并按照现场管理的5M1E分析方法,详细分析了检测人员、仪器设备、样品状态、检测方法、检测环境对锂离子动力电池在检测过程中引起的质量问题和结果,并针对这些质量问题提出改进措施,以提高动力电池检测结果的准确性.【期刊名称】《电池工业》【年(卷),期】2018(022)004【总页数】5页(P207-211)【关键词】锂离子电池;动力电池;标准;结果【作者】龚明光;朱强;梁梦晨【作者单位】上海机动车检测中心技术有限公司,上海 201815;上海机动车检测中心技术有限公司,上海 201815;上海机动车检测中心技术有限公司,上海 201815【正文语种】中文【中图分类】TM912.91 引言2009年以来，全球新能源汽车市场呈现高速发展的态势，其中中国新能源市场呈现爆发式增长。

据统计2017年新能源汽车销量已达到77.7万辆，同比增长53.3%［1］。

锂离子动力电池作为新能源汽车的主要驱动能源，装机总电量不断攀升。

新能源汽车和电池系统开发周期明显缩短，包括CATL在内的许多动力电池企业及电池包开发均采用了V型开发模式，从系统结构设计到材料设计层面，每一环节均需要通过测试验证，验证结果的准确性决定了产品的开发周期以及开发资源。

此外申请准入的新能源汽车产品，应符合《新能源汽车产品专项检验项目及依据标准》，其中动力电池系统必须按照相应的检测标准由第三方检测机构检测并出具符合性判定报告。

流入到检测机构的动力电池产品质量良莠不齐，这对检测过程质量管理提出了更高要求。

近几年已发生数起因检测人员、设备以及动力电池质量引起的检测事故，如国内某新能源汽车电池实验室因充放电设备故障导致电池模块过充电而起火爆炸，造成该间实验室损失严重。

随着动力电池产品尺寸、能量不断增加，如何保证动力电池室温检测过程和检测结果得到有效控制，是电池检测评价人员需要面对和考虑的问题。

分析温度对磷酸铁锂电池的影响锂离子电池具有工作电压高（是镍氢、镍镉电池的3倍）、比能大（可达165Wh/kg,是镍氢电池的3倍）、体积小、质量轻、循环寿命长、自放电低、无记忆效应、无污染等众多优点。

在新能源行业磷酸铁锂电池被看好，电池循环寿命可达到3000次左右，放电稳定，被广泛应用在动力电池和储能等领域。

但其推广的速度及应用领域广度、深度却不尽如意。

阻碍其快速推广的因素除了价格、电池材料自身引起的批次一致性等因素外，其温度性能也是重要因素。

此文考察了温度对磷酸铁锂电池性能的影响，同时考察了电池组在高低温情况下的充放电情况。

一、单体（模组）常温循环汇总常温测试电池的循环寿命可以看出，磷酸铁锂电池的长寿命优势，目前做到3314个循环，容量保持率依然在90%，而达到80%的寿命终止可能要做到4000次左右。

1、单体循环目前已完成：3314cyc，容量保持率为90%。

受电芯的加工工艺和模组的成组工艺影响，电池在PACK 完成后其中的不一致性已经形成，工艺越精湛成组的内阻越小，电芯间的差异性越小。

以下模组的循环寿命是目前大部分磷酸铁锂能做到的基本数据，这样在使用过程中就需要BMS对电池组定期进行均衡，减小电芯间差异，延长使用寿命。

2、模组循环目前已完成：2834cyc，容量保持率为67.26%。

二、单体高温循环汇总高温工况下加速电池的老化寿命。

1、单体充放电曲线2、高温循环高温循环完成1100cyc，容量保持率为73.8%。

三、低温对充放电性能影响电池在0～-20℃温度下，放电容量分别相当于25℃温度下放电容量的88.05％、65.52％和38.88％；放电平均电压依次为3.134、2.963V和2.788V，一20℃放电平均电压比25℃时降低了0.431V。

从上述分析可知，随着温度的降低，锂离子电池的放电平均电压和放电容量均有所降低，尤其当温度为-20℃时，电池的放电容量和放电平均电压下降较快。

图1磷酸铁锂电池不同温度下放电曲线从电化学角度分析，溶液电阻、SEI膜电阻在整个温度范围内变化不大，对电池低温性能的影响较小；电荷传递电阻随温度的降低而显著增加，且在整个温度范围内随温度的变化都明显大于溶液电阻和SEI膜电阻。

锂电池放电后电压下降的原因概述及解释说明1. 引言1.1 概述锂电池是一种常见的充电式电池，广泛应用于移动设备、电动车辆和储能系统等领域。

在使用过程中，我们会注意到锂电池在放电后会出现电压下降的情况。

本篇文章旨在探讨锂电池放电后电压下降的原因，并对其进行解释和说明。

1.2 文章结构本文将按照以下结构展开论述：首先，我们将简要介绍锂电池放电后电压下降的原因的概况；接着，详细阐述化学反应和内阻导致的电压下降方面的内容；其次，我们将对这两个方面进行解释说明；最后，分析影响放电后电压下降的因素，并总结文章主要观点以及对未来锂电池技术发展和优化提出建议和展望。

1.3 目的通过本文的撰写，旨在帮助读者了解锂电池放电后出现电压下降的现象及其原因，并进一步理解其中所涉及到的化学反应和内阻造成此类问题。

同时，通过对影响因素进行分析，我们也希望能提出一些建议，促进锂电池技术的发展和优化。

对于科研人员和相关行业从业者来说，本文也可作为参考资料和研究依据。

2. 锂电池放电后电压下降的原因2.1 简介锂电池是一种常见的充电式电池，它具有高能量密度和长寿命等优点，在现代科技产品中得到广泛应用。

然而，随着锂电池的使用时间增加，其放电后的电压会逐渐下降。

本节将探讨锂电池放电后电压下降的原因。

2.2 化学反应导致的电压下降在锂离子通过正极材料、液态或固态电解质和负极材料之间迁移时，发生了一系列复杂的化学反应。

在充放电过程中，正负极之间形成了氧化还原反应，从而导致锂离子在正负极之间传输。

这些化学反应不可避免地引起了一定程度上的损耗，导致锂离子嵌入/脱嵌能力减弱，进而使得锂离子在放电过程中释放的能量减少，也就是导致了放电后瞬时和持续性的电压下降。

2.3 内阻导致的电压下降除了化学反应外，锂电池中的内部阻力也会导致放电后电压的下降。

内阻是指电池分子间、离子传输通道和电解液的电导率等因素引起的阻力。

在放电过程中，大量离子集聚于正负极之间形成浓度梯度，从而增加了离子的扩散路径，使得离子传输变得更加困难。

锂电池开路电压的温度导数概述说明以及解释1. 引言1.1 概述锂电池作为目前最为常见和广泛应用的可再充电电池之一，其关键性能参数之一是开路电压。

开路电压是指在无外部负载下，锂电池两个极端间的电势差。

然而，随着温度的变化，锂电池的开路电压也会发生改变，这种现象可以通过温度导数来衡量。

本文旨在从理论和实际应用的角度出发，对锂电池开路电压的温度导数进行综述和解释。

首先，我们将介绍锂电池的基本原理和温度对其性能的影响。

然后，我们将详细阐述开路电压与温度之间的关系，并介绍计算方法及定义。

接下来，我们将探讨温度导数与锂电池性能之间的相关性，并探讨其实际应用价值和意义。

此外，我们还将分析影响锂电池开路电压温度导数的因素。

其中包括锂离子扩散速率对温度导数的影响、热失控和安全性问题对温度导数的影响以及材料特性与设计优化对温度导数的影响。

最后，在结论部分，我们将总结研究中的要点，并展望未来的研究方向和应用前景。

通过本文的阐述和解释，读者将更好地理解锂电池开路电压的温度导数及其在实际应用中的意义。

2. 锂电池开路电压的温度导数解释2.1 锂电池基本原理锂电池是一种典型的二次电池，由正极、负极和电解液组成。

其中，正极通常采用锂化合物，负极则由碳材料构成。

在放电过程中，锂离子从正极经过电解液移动到负极，完成了能量转化和储存。

2.2 温度对锂电池性能的影响温度是影响锂电池性能的重要因素之一。

首先，温度影响锂离子扩散速率，高温下扩散速率增加，而低温下减缓。

其次，温度还会改变庞斯系数（电导率与浓度之比），导致内阻的变化。

此外，在高温条件下，锂电池会出现热失控现象，并且其安全性也会受到影响。

2.3 开路电压与温度之间的关系开路电压指的是在不进行充放电操作时，测得的锂电池的输出端的端电势差。

实验表明，在不同温度下测得的开路电压具有明显差异。

根据热力学原理，开路电压与温度之间存在一定的函数关系。

温度对锂电池开路电压的影响可用下述公式表示：Vt = Vref - K ×(T - Tref)其中，Vt 表示任意温度下的开路电压，Vref 是参考温度Tref 下测得的开路电压值，K 表示温度导数。

低温锂离子电池的优势与用途低温电池是专门为化学电源性能固有的低温缺陷开发的特殊电池。

什么是低温电池?低温锂离子电池的优点和用途。

当时，中国大部分地区气候寒冷，包括电器在内的许多电池电子产品都受到寒冷温度的影响。

至于低温电池的第一反应，相信很多朋友会有问题：什么是低温电池?什么用途?什么是低温电池?低温电池是专门为化学电源性能固有的低温缺陷开发的特殊电池。

对于低温电池，选择VGCF和比表面积(200000±500)m2/g的活性炭作为添加剂和相应的正负电极材料。

注入含有特殊添加剂的特殊电解液确保了低温电池的低温放电功能，并将24小时的体积变化率置于70℃时0.5%的高温下，具有传统锂离子电池的安全和存储功能。

低温电池是指工作温度低于-40℃的锂离子电池，主要用于特种航空航天、机载设备、科研和应急救援、电气通信、公共安全、医疗电子、铁路、船舶、机器人等领域。

根据放电性能，低温锂离子电池可分为低温锂离子蓄电池用于储能，低温锂离子蓄电池用于放大。

根据应用领域，低温锂离子电池可分为特殊低温锂离子电池和工业低温锂离子蓄电池。

根据其使用环境，可分为三大系列民用低温电池、特种低温电池和极端环境低温电池。

低温电池适应的重要领域包括：专业、专业航空航天、极地科学考试、寒冷地区紧急救援、电气通信、公共安全、医疗电子、铁路、船舶、机器人等领域。

低温锂离子电池的优点和应用低温锂离子电池具有重量轻、比能高、寿命长等优点，广泛应用于各种电子设备。

其中，低温锂离子聚合物电池具有包装简单、电池几何形状可变、重量极轻、厚度超薄、安全性高等优点。

已成为许多移动电子设备的电源。

普通民用电池不能在-20℃下使用，低温锂离子电池仍然可以在-50℃下正常使用。

目前，低温电池通常用于温度低于或等于℃的环境中。

除通信电源外，专用移动电源、信号电源、小功率设备驱动电源也应使用低温电池。

这些电源在现场工作时也有低温性能要求。

中国正在进行的太空探索项目，如太空飞行和登月，预计也将使用高性能储能源，特别是低温锂离子电池。