低温锂离子电池的制约因素

近年来，人们对锂离子电池低温充电性能提出了更加明确和严苛的要求。满足低温充电需求的前提是保证锂离子电池的安全性，在低温充电过程中，负极不能发生析锂，这也对锂离子电池用材料提出更加明确的应用需求。目前，在锂离子电池上实现规模化应用的负极材料主要有天然石墨和人造石墨。从石墨类材料的结构和电芯低温充电性能来看，其无法满足应用端对锂离子电池低温充电的性能需求。与人造石墨相比，软碳材料具有层间距大（＞0.34nm），近程有序、远程无序的结构特点，以及优异的低温充电性能。但软碳可逆比容量、首次效率和压实密度偏低，极大地限制了其在锂离子电池上的应用。将软碳与人造石墨按一定比例混合，可以有效地提高电芯的低温充电性能，不会对电芯的制作和性能带来过多的困难和损失。

制约锂离子电池低温性能的因素

低温环境下，电解液的黏度增大，甚至部分凝固，导致锂离子电池的导电率下降。

低温环境下电解液与负极、隔膜之间的相容性变差。

低温环境下锂离子电池的负极析出锂严重，并且析出的金属锂与电解液反应，其产物沉积导致固态电解质界面（SEI）厚度增加。

低温环境下锂离子电池在活性物质内部扩散系统降低，电荷转移阻抗（Rct）显著增大。

目前，研究者们对造成锂离子电池低温性能差的主要因素尚有争论，但究其原因有以下3个方面的因素：

1.低温下电解液的粘度增大，电导率降低；

2.电解液/电极界面膜阻抗和电荷转移阻抗增大；

3.锂离子在活性物质本体中的迁移速率降低.由此造成低温下电极极化加剧，充放电容量减小。

另外，低温充电过程中尤其是低温大倍率充电时，负极将出现锂金属析出与沉积，沉积的金属锂易与电解液发生不可逆反应消耗大量的电解液，同时使SEI膜厚度进一步增加，导致电池负极表面膜的阻抗进一步增大，电池极化再次增强，最将会极大破坏电池的低温性能、循环寿命及安全性能。