高溫與低溫放電解決方案

　　和人類一樣，電池在正常室溫環(huán)境下運(yùn)行最好，由于改進(jìn)了電化學(xué)反應(yīng)，電池制造商喜歡推薦電池在27 °C(80 ° F)溫度下使用，雖然在高溫下可以提高電池性能，但長(zhǎng)時(shí)間暴露會(huì)縮短壽命。

　　正如寒冷國(guó)家的所有司機(jī)都知道，電池溫度在常溫環(huán)境下比在低溫環(huán)境下能更好的帶動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)。低溫會(huì)增加內(nèi)阻并降低容量。在27°C(80°F) 下提供100%容量的電池通常在–18°C(0°F)下只能提供50%。瞬時(shí)容量下降因電池化學(xué)性質(zhì)而異。

　　干固體聚合物電池需要60–100°C(140–212°F)  的溫度來促進(jìn)離子流動(dòng)并變得導(dǎo)電。這種類型的電池在炎熱氣候中的固定電源應(yīng)用中找到了一個(gè)利基市場(chǎng)，在這種氣候中熱量充當(dāng)催化劑而不是劣勢(shì)。內(nèi)置加熱元件使電池始終正常運(yùn)行。高昂的電池成本和安全問題限制了該系統(tǒng)的應(yīng)用。更常見的鋰聚合物使用凝膠電解質(zhì)來提高導(dǎo)電性。

　　如果在20°C(68°F)或略低于20°C(68°F)的溫度下使用，所有電池均可達(dá)到最佳使用壽命。例如，如果電池在30°C(86°F)而非更適中的較低室溫下運(yùn)行，則循環(huán)壽命將減少20%。在40°C(104°F) 時(shí)，損耗躍升至 40%，如果在45°C(113°F)下充電和放電，循環(huán)壽命僅為 20°時(shí)預(yù)期壽命的一半。

　　所有電池的性能在低溫下急劇下降;但是，當(dāng)施加負(fù)載電流時(shí)，由于電壓下降引起的效率損失，升高的內(nèi)阻會(huì)引起一些升溫效應(yīng)。在–20°C(–4°F) 時(shí)，大多數(shù)電池的性能水平約為正常溫度下的50%。雖然鎳鎘電池可以降至–40°C(–40°F)，但允許的放電僅為 0.2C(5小時(shí)速率)。特種鋰離子電池可以在–40°C的溫度下工作，但只能以較低的放電速率運(yùn)行;在這個(gè)溫度下充電是不可能的。使用鉛酸存在電解液凍結(jié)的危險(xiǎn)，這可能會(huì)導(dǎo)致外殼破裂。當(dāng)比重更像水而不是充滿電時(shí)，鉛酸在低電荷時(shí)更快地凍結(jié)。

　　圖1：顯示了18650鋰離子電池在不同溫度下的放電電壓。2.8Ah 電池的 3A 放電表示C-rate為  1.07C。低溫下容量的降低僅適用于電池處于該條件的情況，并且會(huì)在室溫下恢復(fù)。

　　容量相同的匹配電芯在低溫重載放電時(shí)發(fā)揮重要作用。由于電池組中的電池永遠(yuǎn)無法完美匹配，因此如果允許放電繼續(xù)超過安全截止點(diǎn)，則多電池組中較弱的電池上可能會(huì)出現(xiàn)負(fù)電壓電位。被稱為電池逆轉(zhuǎn)，弱電池會(huì)受到壓力，從而產(chǎn)生永久性電短路。電池計(jì)數(shù)越大，在負(fù)載下單元逆轉(zhuǎn)的可能性就越大。低溫重載過放電是造成無線電動(dòng)工具電池故障的主要原因。

　　而電動(dòng)汽車在兩次充電之間的行駛里程是在環(huán)境溫度下計(jì)算的。電動(dòng)汽車司機(jī)正在意識(shí)到寒冷的溫度會(huì)降低可用行駛里程。這種損失不僅是由電加熱機(jī)艙引起的，而且是由于電池電化學(xué)反應(yīng)的固有減慢造成的，這會(huì)降低電池在低溫時(shí)的容量。