鋰離子電池低溫性能較差的原因可以從兩個角度來解釋：材料角度和電化學角度,。我們先來談一談材料角度的解釋,。 對于電解液而言，溶劑的構成主要是一些環(huán)狀酯和鏈狀酯,，這些溶劑有一個共同的特點是在低溫時流動性會變差,，一些電解液甚至會在-30℃~-40℃時部分凝固。這樣一來,，鋰離子在低溫下電解液中傳導的速度就會變慢,，從而降低電池的低溫充放電性能,。下圖中列出了電解液常用溶劑的熔點，熔點越低的溶劑相對的更適合在低溫下使用：
對于正負極材料而言,，鋰離子電池的放電過程就是鋰離子從負極脫嵌并嵌入正極的過程,，當電池在低溫條件下放電時，鋰離子從負極脫嵌的阻抗以及向正極嵌入的阻抗都會增加,，從而增加了整個反應的阻力,。 這個時候細心的朋友可能會問了：那低溫充電會造成不可逆的析鋰的原因是什么呢？與放電過程相反,，充電過程是一個鋰離子從正極脫嵌并嵌入負極的過程,，在低溫下，鋰離子低溫嵌入負極的阻抗會急劇增大,，并大到鋰離子寧可直接成單質析出在負極表面,、也不會百分百的嵌入到負極內(nèi)部,。對于低溫充電負極析鋰這一現(xiàn)象,，我們也可以做這樣的定性理解：對于負極材料而言，其“原始狀態(tài)”就是沒有被鋰離子嵌入的狀態(tài),，在低溫充電時,，負極有很明顯的、保持原始狀態(tài)的趨勢,，這一趨勢就讓鋰離子更加難以嵌入,。 材料角度的介紹完成后，小編再給大家來點長知識的原理,，各位小伙伴請耐心往下讀,。以放電為例，《表現(xiàn)篇》向大家介紹過,，低溫放電的電壓會明顯低于常溫放電電壓,，那么產(chǎn)生這一現(xiàn)象的電化學原理是什么呢？答案是電池在低溫放電時“極化”的增加,。電池中的極化指的是：電池在充放電過程中,，與其平衡狀態(tài)（擱置時）所偏移的差值。日常的充放電都會引發(fā)電池的極化,。極化的結果之一就是產(chǎn)生與平衡狀態(tài)不同的電壓,，例如一個平衡狀態(tài)電壓為3.9V的電池，以常溫0.5C放電電壓會瞬間降低到約3.8V,、以低溫0.5C放電電壓則會瞬間降低到約3.7V,，對應的兩個壓差（常溫下的3.9V-3.8V，低溫下的3.9V-3.7V）就是極化的結果,，而壓差的名稱叫做超電勢,。 電池中的極化可以分成兩部分,，第一部分叫做電化學極化，其主要由電化學反應的阻力造成,。對于鋰離子電池而言,，引起電化學極化的因素包括鋰離子在電解液中導通所遇到的阻力、鋰離子在正負極嵌入和脫嵌所遇到的阻力,、集流體和極耳的電阻等,。鋰離子電池在低溫充放電時，鋰離子在電解液中的導通速度會降低,、在正負極中嵌入和脫嵌的阻抗也增加,，因此低溫充放電的電化學極化較常溫會明顯增大。 另外一種造成極化的原因為濃差極化,，以鋰離子電池的低溫放電為例,，這是一個鋰離子從負極脫嵌進入電解液、并從電解液中嵌入到正極的過程,。在這個過程中,，負極附近的電解液由于不停的有從負極脫嵌的鋰離子進入，因此擁有著更高的鋰離子濃度,，而正極表面附近的電解液則相反有著更低的鋰離子濃度,，在持續(xù)放電的過程中，鋰離子在正負極附近電解液中的濃度差持續(xù)存在,，由于鋰離子是帶正電荷的,，因此為了持續(xù)的維持這一鋰離子濃度差，就需要持續(xù)的施加一個額外的電壓,，這個額外電壓就是濃差極化的結果,。并且隨著溫度降低，鋰離子在電解液中的擴散會更慢,，因此這一濃差也會變得更大,，從而造成了更大的極化。放電時的濃差極化的示意圖如下： 好了,，本文的介紹到此為止。最后來為大家進行一下總結：鋰離子電池低溫下表現(xiàn)差的原因,，從材料角度來講主要是低溫下電解液的離子導通率降低,，以及低溫下鋰離子在正負極脫出和嵌入的阻抗的增加；從電化學角度來講的話,，則是低溫時電池極化的增加,，而極化又可以分成電化學極化和濃差極化兩部分,。
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