制约锂离子电池低温性能的因素主要有哪些

锂离子电池主要由正极资料、负极资料、隔膜、电解液组成。处于低温环境的锂离子电池存在着放电电压渠道下降、放电容量低、容量衰减快、倍率功能差等特点。限制锂离子电池低温功能的要素主要有以下几点：

正极结构

正极资料的三维结构限制着锂离子的分散速率，低温下影响尤其明显。锂离子电池的正极资料包含商品化的磷酸铁锂、镍钴锰三元资料、锰酸锂、钴酸锂等，也包含处于开发阶段的高电压正极资料如镍锰酸锂、磷酸铁锰锂、磷酸钒锂等。不同正极资料具有不同的三维结构，现在用作电动汽车动力电池的正极资料主要是磷酸铁锂、镍钴锰三元资料和锰酸锂。吴文迪等研究了磷酸亚铁锂电池与镍钴锰三元电池在－20℃的放电功能，发现磷酸铁锂电池在－20℃的放电容量只能到达常温容量的67．38％，而镍钴锰三元电池可以到达70．1％。杜晓莉等发现锰酸锂电池在－20℃的放电容量可以到达常温容量的83％。

高熔点溶剂

由于电解液混合溶剂中存在高熔点溶剂，锂离子电池电解液在低温环境下黏度增大，当温度过低时会发生电解液凝固现象，导致锂离子在电解液中传输速率下降。

锂离子分散速率

低温环境下锂离子在石墨负极中的分散速率下降。向宇系统研究了石墨负极对锂离子电池低温放电功能的影响，提出低温环境下锂离子电池的电荷迁移阻抗增大，导致锂离子在石墨负极中的分散速率下降是影响锂离子电池低温功能的重要原因。

SEI膜

低温环境下，锂离子电池负极的SEI膜增厚，SEI膜阻抗增大导致锂离子在SEI膜中的传导速率下降，最终锂离子电池在低温环境下充放电构成极化下降充放电效率。

总结

现在多要素影响着锂离子电池的低温功能，如正极的结构、锂离子在电池各部分的迁移速率、SEI膜的厚度及化学成分以及电解液中锂盐和溶剂的挑选等。

低温功能限制了锂离子电池在电动汽车范畴、军工范畴及极端环境中的使用，开发低温功能优异的锂离子电池是市场的迫切需求。