鋰離子電池重要由正極材料、負極材料、隔膜、電解液組成。處于低溫環(huán)境的鋰離子電池存在著放電電壓平臺下降、放電容量低、容量衰減快、倍率性能差等特點。制約鋰離子電池低溫性能的因素重要有以下幾點：

◆正極結構

正極材料的三維結構制約著鋰離子的擴散速率，低溫下影響尤其明顯。鋰離子電池的正極材料包括商品化的磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元材料、錳酸鋰、鈷酸鋰等，也包括處于開發(fā)階段的高電壓正極材料如鎳錳酸鋰、磷酸鐵錳鋰、磷酸釩鋰等。

不同正極材料具有不同的三維結構，目前用作電動汽車動力鋰電池的正極材料重要是磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元材料和錳酸鋰。

吳文迪等研究了磷酸亞鐵鋰離子電池與鎳鈷錳三元電池在－20℃的放電性能，發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰離子電池在－20℃的放電容量只能達到常溫容量的67.38％，而鎳鈷錳三元電池能夠達到70.1％。杜曉莉等發(fā)現(xiàn)錳酸鋰離子電池在－20℃的放電容量可以達到常溫容量的83％。

◆高熔點溶劑

由于電解液混合溶劑中存在高熔點溶劑，鋰離子電池電解液在低溫環(huán)境下黏度增大，當溫度過低時會發(fā)生電解液凝固現(xiàn)象，導致鋰離子在電解液中傳輸速率降低。

◆鋰離子擴散速率

低溫環(huán)境下鋰離子在石墨負極中的擴散速率降低。向宇系統(tǒng)研究了石墨負極對鋰離子電池低溫放電性能的影響，提出低溫環(huán)境下鋰離子電池的電荷遷移阻抗增大，導致鋰離子在石墨負極中的擴散速率降低是影響鋰離子電池低溫性能的重要原因。

◆SEI膜

低溫環(huán)境下，鋰離子電池負極的SEI膜增厚，SEI膜阻抗增大導致鋰離子在SEI膜中的傳導速率降低，最終鋰離子電池在低溫環(huán)境下充放電形成極化降低充放電效率。

總結

目前多因素影響著鋰離子電池的低溫性能，如正極的結構、鋰離子在電池各部分的遷移速率、SEI膜的厚度及化學成分以及電解液中鋰鹽和溶劑的選擇等。

低溫性能限制了鋰離子電池在電動汽車領域、特種領域及極端環(huán)境中的應用，開發(fā)低溫性能優(yōu)異的鋰離子電池是市場的迫切需求。在一些寒冷的地區(qū)，也有消費者反映，給鋰離子電池充電的時候，發(fā)現(xiàn)充不進去。這其實是因為電池管理系統(tǒng)對產品的一種保護措施。由于在負極上嵌套的鋰離子會出現(xiàn)離子結晶，直接刺穿隔膜，在一般情況下容易造成微短路，影響壽命和性能，嚴重的話會出現(xiàn)爆炸等現(xiàn)象，所以干脆讓它充不進去，作為一種保護。氣溫比較低時，蓄電池當中的電跑哪里去了？雖然了解自己的蓄電池已經(jīng)充滿電了，但是溫度比較低的時候，電池在放電的過程中電壓會大幅度降低。低溫放電會比平常更快的到達放電截止電壓，從而造成低溫放電容量明顯低于常溫的容量。鋰離子電池，它在低溫下的容量并非消失不見了，只是無法在正常的電壓范圍內全部放出。在電壓比較低的情況下，已經(jīng)無法保持點擊正常使用，所以達到下限電壓。電池就不會再放電了。