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低溫充電對(duì)鋰電池影響有多大？
時(shí)間: 2018-11-23 16:20
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天氣寒冷，不少人在外使用手機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)手機(jī)電池電量消耗很快，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)死機(jī)、觸摸屏失靈的情況。專(zhuān)業(yè)人士提醒，低溫對(duì)手機(jī)電池的影響很大，寒冷天氣外出使用手機(jī)，可以采用
冬天到來(lái)，特別是北方所有在外使用手機(jī)的人會(huì)發(fā)現(xiàn)手機(jī)電池電量消耗很快，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)死機(jī)、觸摸屏失靈的情況。專(zhuān)業(yè)人士提醒，低溫對(duì)手機(jī)電池的影響很大，寒冷天氣外出使用手機(jī)，可以采用一些方法提高電池耐用度。
目前的手機(jī)電池一般為鋰電池，電池的化學(xué)反應(yīng)速度會(huì)受到溫度影響。手機(jī)長(zhǎng)時(shí)間在低溫環(huán)境中，會(huì)使電池化學(xué)反應(yīng)遲緩，導(dǎo)致電池放電電流變小，降低電池的容量，就可能出現(xiàn)電量用得快、黑屏、死機(jī)、觸摸屏失靈、無(wú)法上網(wǎng)等情況。當(dāng)從寒冷的室外進(jìn)入溫暖的室內(nèi)時(shí)，溫度的變化還可能導(dǎo)致手機(jī)內(nèi)部凝成水霧，出現(xiàn)電路板短路或其他故障。
在寒冷的天氣外出時(shí)，盡量把手機(jī)的電量充足，并減少玩游戲、看電影、聽(tīng)音樂(lè)等耗電程序的運(yùn)行。最好把手機(jī)放在口袋、背包等相對(duì)溫暖的地方，撥打、接聽(tīng)電話可以使用耳機(jī)，盡量避免將手機(jī)直接暴露在冷空氣中。不要長(zhǎng)時(shí)間在低溫環(huán)境下使用手機(jī)。從室外進(jìn)入室內(nèi)后，把手機(jī)放置一段時(shí)間，等水霧蒸發(fā)后再使用。
如果手機(jī)在低溫環(huán)境下使用時(shí)出現(xiàn)臨時(shí)故障，可以關(guān)機(jī)暫停使用，然后讓手機(jī)在溫度稍高的環(huán)境下適應(yīng)一會(huì)兒，情況會(huì)有所改善。
鋰離子電池的工作原理是內(nèi)部的電解質(zhì)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)的變化，在正負(fù)極出現(xiàn)電勢(shì)差從而產(chǎn)生電流。在低溫環(huán)境下電解質(zhì)移動(dòng)得相當(dāng)慢，從而影響鋰離子在正負(fù)極之間的轉(zhuǎn)移活性，導(dǎo)致電池充放電性能下降。
簡(jiǎn)單地說(shuō)，在低溫環(huán)境下，并不是鋰電池真的沒(méi)電了，而是有電卻不能正常釋放出來(lái)。
有分析數(shù)據(jù)稱(chēng)，普通的鋰電池在零攝氏度時(shí)，其容量會(huì)減少20%，當(dāng)達(dá)到零下10攝氏度時(shí)，容量可能只有一半左右。
大部分手機(jī)電池的正常工作區(qū)間都在0-35攝氏度之間，低于或高于這個(gè)溫度，都有可能失常。
低溫對(duì)鋰電池不好，如果再加上電量低，那傷害更是雪上加霜了，所以蘋(píng)果為了保護(hù)鋰電池，加入了“自我保護(hù)”機(jī)制——遇到“低溫+電量低”時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)并無(wú)法開(kāi)機(jī)使用。
對(duì)此，我們看看蘋(píng)果官方給出的說(shuō)明就知道了，iPhone的理想工作環(huán)境溫度為0℃-35℃。當(dāng)室溫降到一定溫度（-10℃左右）時(shí)，蘋(píng)果就會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)。
低溫對(duì)磷酸鐵鋰電池的影響
目前，磷酸鐵鋰電池是應(yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)上最多的電池，這種電池安全性高，單體壽命較長(zhǎng)，但磷酸鐵鋰有一個(gè)致命的缺點(diǎn)，他的低溫性能比其他技術(shù)體系的電池略差。低溫對(duì)磷酸鐵鋰的正負(fù)極、電解液和粘接劑等都存在影響。比如，磷酸鐵鋰正極本身電子導(dǎo)電性比較差，低溫環(huán)境下容易產(chǎn)生極化，從而降低電池容量；受低溫影響，石墨嵌鋰速度降低，容易在負(fù)極表面析出金屬鋰，如果充電后擱置時(shí)間不足而投入使用，金屬鋰無(wú)法全部再次嵌入石墨內(nèi)部，部分金屬鋰持續(xù)存在負(fù)極的表面，極有可能形成鋰枝晶，影響電池安全；低溫下，電解液黏度會(huì)增加，鋰離子遷移阻抗也會(huì)隨之增大；此外，在磷酸鐵鋰的生產(chǎn)工藝中，粘接劑也是一個(gè)非常關(guān)鍵的因素，低溫對(duì)粘接劑的性能也會(huì)產(chǎn)生較大影響。
低溫對(duì)鈦酸鋰電池的影響
同樣是鋰電池，鈦酸鋰電池的耐低溫性能則比較優(yōu)異。尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰負(fù)極材料嵌鋰電位約1.5V，不會(huì)形成鋰枝晶，在充放電過(guò)程中體積應(yīng)變小于1%。納米化的鈦酸鋰電池可大電流充放電，實(shí)現(xiàn)了低溫快充的同時(shí)又保障了電池的耐久性和安全性。比如，主打鈦酸鋰電池的銀隆新能源，其產(chǎn)品具備在-50-60℃的正常充放電能力。鈦酸鋰電池有著材料上的優(yōu)勢(shì)，它在低溫下仍然可以實(shí)現(xiàn)快充，這種任性，其他材料電池很難學(xué)來(lái)。
為何充電比放電更需要溫度？
許多企業(yè)的電池產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)低溫下正常放電，但在同樣的溫度下，實(shí)現(xiàn)正常充電就比較吃力，甚至無(wú)法充電，當(dāng)Li+嵌入石墨材料時(shí)，首先要去溶劑化，這個(gè)過(guò)程會(huì)消耗一定能量，阻礙了Li+擴(kuò)散到石墨內(nèi)部；相反，Li+在脫出石墨材料進(jìn)入到溶液中時(shí)，會(huì)有一個(gè)溶劑化過(guò)程，而溶劑化不消耗能量，Li+可以快速脫出石墨。因此，石墨材料的充電接受能力要明顯遜色于放電接受能力。
低溫環(huán)境下，電池充電有一定的風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)殡S著溫度的降低，石墨負(fù)極的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)步一變差，充電過(guò)程中，負(fù)極的電化學(xué)極化明顯加劇，析出的金屬鋰容易形成鋰枝晶，穿破隔膜并導(dǎo)致正負(fù)極短路。
盡量避免鋰離子電池在低溫下充電。當(dāng)電池必須在低溫下充電時(shí)，需要盡可能選擇小電流（即慢充）對(duì)鋰離子電池進(jìn)行充電，并在充電后對(duì)鋰離子電池進(jìn)行充分?jǐn)R置，從而保證負(fù)極析出的金屬鋰能夠與石墨反應(yīng)，重新嵌入到石墨負(fù)極內(nèi)部。
業(yè)內(nèi)企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)對(duì)電池耐低溫性能的探索和攻關(guān)，多著眼于對(duì)現(xiàn)有正負(fù)極材料的工藝改進(jìn)，以及通過(guò)提高電池的局部環(huán)境溫度為電池在低溫下工作創(chuàng)造條件。隨著的技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，鋰電池在低溫環(huán)境下將有進(jìn)一步的突破。
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