如果您希望在极端温度下操作电池供电的设备或设备，则不仅要确保机器本身适合这种条件，而且还要确保其电源能够在这些设置下安全有效地运行。 在选择用于在极冷环境下为产品供电的电池时，重要的是要了解电池如何受到低温的影响，以及哪些类型的电池不仅可以承受这些条件，而且可以继续安全、有效和可靠地工作。在如此低的温度下长时间工作。 在本文中，我们将介绍所有这些内容，以帮助您选择满足您确切需求的产品。
低温如何影响锂电池？
简而言之，极低的温度会减慢电池内发生的化学反应，导致性能不佳和永久性损坏。 在这种情况下，充电容量会降低，而内阻会增加。 所有这些都会导致运行时间缩短、电池寿命缩短和电池故障。 为了防止这些问题，常见锂电池的建议温度范围为-20°C 和-55°C。 对于超出该范围的条件，需要特殊的低温电池以确保安全性和电池寿命。
低温对锂电池的损害是永久性的吗？
由于极低的温度会在标准锂电池内产生不可逆的化学反应，因此造成的损坏是永久性的。 为了了解电池内部到底发生了什么以及如何发生，让我们从一些基础知识开始。
锂离子电池有一个正极和一个负极。 充电时，锂离子从正极晶格开始，穿过电解质隔膜到达负极，并嵌入石墨层中。 放电时，发生相反的情况：锂离子从石墨负极层移动到正极晶格。
锂离子电池结构及放电过程
当暴露在低温下时，一切都会变慢，从被运输的分子的运动到反应速度，再到整个材料的运输过程。 对于石墨层和正极晶格中的锂离子和锂原子来说，这种减速尤其明显。 锂开始在电极-电解质界面积聚，而不是嵌入到石墨层中，这导致充电过程中形成锂枝晶（金属锂积聚在负极表面）。
这是一种不可逆的转化反应，可能会因锂枝晶造成的结构损坏而导致容量损失、短路增加和安全隐患。
当电池在极端低温条件下放电时，正极活性物质会损失，并且由于活性颗粒从正极破裂以及过渡金属元素向负极移动，导致金属颗粒积聚。 这会导致电池内出现锂沉积。
当标准锂电池暴露在低温下时，容量会损失多少？
在一项研究中，研究人员证明了标准锂电池暴露在低温下时会损失多少容量。 在这项研究中，研究人员将电池置于低温下 48 小时，然后将电池恢复至室温，然后在两种设置下测试它们的容量损失。 以慢/小速率充放电的电池损失了3.2%的容量，以快/高速率充放电的电池损失了6%的电池容量。
低温静置容量损失
低温暴露导致存储问题的主要原因有两个，如图 3 所示：
正极破裂。
正极颗粒的脱离形成粘合剂并导致电化学活性降低。
低温储存损坏的原因
除了存储问题外，这种永久性损坏还可能导致电池完全失效，甚至导致电池爆炸等安全隐患。 这就是为什么建议在极冷环境下使用专门设计的低温锂电池。
低温锂电池与标准电池有何不同？
标准电池的建议温度范围为 -20°C 至 +50°C，而专门设计的低温锂电池可以在低于 -20°C 的温度下安全有效地运行。 这些电池在结构上与标准锂电池相似，但其电解质和膜经过修改，以适应在较低温度下充电、放电和存储能量。
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