本文目录一览：
- 1、三元锂电池可以在三十几度的温度当中充电吗？
- 2、磷酸铁锂电池低温对电池有损伤吗
- 3、锂电池低温限流是根据什么温度进行限制？
- 4、三元锂电池有什么优缺点？
- 5、冬天电池更需要保暖？来看看会“自热”的电池技术
三元锂电池可以在三十几度的温度当中充电吗？
三元聚合物锂电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂电池，三元复合正极材料是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整，三元材料做正极的电池相对于钴酸锂电池安全性高，但是电压太低，用在手机上（手机截止电压一般在3.0V左右）会有明显的容量不足的感觉。
三元锂电池适应的工作温度很广，其电热峰值可达到350℃-500℃。相对于普通的铅酸电池，其储能能力更强，而且其材料相对较轻质。作为充电的锂电池，三元锂电池输出电压稳定、输出电压高、性能稳定、容量大、使用寿命长、工作温度范围广、安全性好以及环保无污染，因此在未来锂电池发展道路上具有很大的上升空间，但还需不断研究以求达到改善其自身缺陷的目的。
三元锂电池受温度影响吗？
在锂离子电池实际应用中，材料的高温稳定性也是需要我们考虑的，一般而言，提高温度可以改善三元锂电池内的动力学条件，从而提高电池的性能，这一点从电池在60℃下的容量发挥可以明显的看出来，但是高温会对材料的循环稳定性产生一定的影响。
例如在20℃常温下，三元锂电池的三种材料在前50次循环，具有比较接近的循环性能，但是将温度提高到60℃后，NMC811和NCA材料循环50次后的容量保持率明显低于NMC622材料，这表明NMC622材料具有更高的热稳定性。
影响三元锂电池的三元材料循环性能的因素分析，例如充电截止电压和化成的电压和电流，以及环境温度对NMC和NCA材料循环性能的影响，从本质上来说随着NMC材料脱锂数量的增加，会导致材料的结构稳定性下降，影响循环性能。
此外，高温也会对材料的稳定性产生负面的影响，从而导致材料循环性能下降。根据NMC材料的特性，设计了一种全新的充电制度，既截止容量限制，对充电电压进行调整保证电池每次充电的容量都是相同的，从而克服由于电池过电势导致的充电容量和放电容量的衰降，很好的改善了三元锂电池的循环性能。
磷酸铁锂电池低温对电池有损伤吗
磷酸铁锂电池低温对电池有损伤，磷酸铁锂电池的低温特性是由其材料特性决定的，很难改变。最好办法就是尽量不要在低温环境下使用锂电池，或采取必要保温措施，可大大提高其使用特性。
1.正极结构正极材料的三维结构制约着磷酸铁锂电池的扩散速率，低温下影响尤其明显。不同正极材料具有不同的三维结构，目前用作电动汽车动力电池的正极材料主要是磷酸铁锂、镍钴锰三元材料和锰酸锂。磷酸铁锂电池在-20°C的放电容量只能达到常温容量的67.38%，而镍钴锰三元电池能够达到70.1%。
2.高熔点溶剂由于电解液混合溶剂中存在高熔点溶剂，锂电池电解液在低温环境下黏度增大，当温度过低时会发生电解液凝固现象，导致锂离子在电解液中传输速率降低。
3.锂离子扩散速率低温环境下锂离子在石墨负极中的扩散速率降低。低温环境下锂离子电池的电荷迁移阻抗增大，导致锂离子在石墨负极中的扩散速率降低是影响磷酸铁锂电池低温性能的重要原因。
4.SEI膜低温环境下，磷酸铁锂电池负极的SEI膜增厚，SEI膜阻抗增大导致锂离子在SEI膜中的传导速率降低，最终锂离子电池在低温环境下充放电形成极化降低充放电效率。
5.生产环境磷酸铁锂电池做为一个化工原料众多、工艺繁杂的高科技产品，其生产环境对温度、湿度、粉尘等都有很高的要求，如果没有控制到位，电池品质将出现波动。
总结：目前多因素影响着磷酸铁锂电池的低温性能，如正极的结构、锂离子在电池各部分的迁移速率、SEI膜的厚度及化学成分以及电解液中锂盐和溶剂的选择等。低温性能限制了锂离子电池在电动汽车领域、特种领域及极端环境中的应用，开发低温性能优异的锂电池是市场的迫切需求。
锂电池在低温环境下使用受到限制，除了因为放电容量会严重衰退外，低温下也不能对锂电池进行充电。在低温充电时，电池石墨电极上的锂离子的嵌入和镀锂反应是同时存在的且相互竞争。低温条件下锂离子在石墨中的扩散被抑制，电解液的导电率下降，从而导致嵌入速率降低而在石墨表面上会使镀锂反应更容易产生。
研究表明，一块容量为3500mAh的电池，如果在-10°C的环境中工作，经过不到100次的充放电循环，电量将急剧衰减至500mAh，基本就报废了。也就是说，在-10°C的工作环境中，如果一辆电动汽车每天充放电一次，那么三个月后电池就得报废换新的了。
（图/文/摄： 问答叫兽） 蔚来EC6 小鹏汽车P7 MARVEL R 岚图FREE 奥迪A4L Model Y @2019
锂电池低温限流是根据什么温度进行限制？
锂离子电池工作温度，影响锂电池低温性能的因素。低温条件下锂电池的性能会出现下降表现为充电时间延长、充放电量减少、电池容量变小、掉电速度快，进而影响新能源汽车的续驶里程。研究表明15-26℃之间的温度区间锂电池的续驶里程最长；如果气温下降到一定程度，锂电池甚至会出现无法充电、不能放电的现象。本文讲解锂离子电池工作温度以及影响锂电池低温性能的因素。
锂离子电池工作温度
常规的锂离子电池工作温度在-20℃~60℃之间，不过一般低于0℃后锂电池性能就会下降，放电能力就会相应降低，所以锂离子电池性能完全的工作温度常见是0~40℃。一些特殊环境要求的锂电池温度各有不同，有些甚至可以在上百摄氏度的环境中正常进行。
当电池处于过低温度环境时电解液粘度变大，Li离子的移动受阻，负极表面Li离子的嵌入脱出打破平衡状态，会有一部分Li离子沉积在负极表面造成析锂现象，从而造成了电池容量的损失；而当电池处于过高温环境下时电解液及活性物质的活性较大，电池内部会有副反应的发生以及电解液的分解，一方面造成了容量的损失，另一方面也会因为副反应的发生产生气体造成电池的鼓胀。
锂电池处于低温环境下电解液粘度变大，锂离子的迁移速度变慢，在低温下以较大的电流放电，放出的容量会相对减少；高温环境下与上面情况相同，因副反应的发生损失容量，并可能产生气体造成鼓胀。同样一般锂电池的参考测试温度是23±5℃度，高于或低于这个温度测试的结果都会有点偏差。
影响锂电池低温性能的因素
1、高熔点溶剂：由于电解液混合溶剂中存在高熔点溶剂，锂电池电解液在低温环境下黏度增大，当温度过低时会发生电解液凝固现象，导致锂离子在电解液中传输速率降低。
2、电解液黏度：锂离子电池充放电的过程就是锂离子通过电解液在电池正负极之间来回移动的过程。低温条件下电解液会比常温更为黏稠，使锂离子在其间来回移动的阻力增大，降低锂离子的移动速度，一部分锂离子甚至无力穿透电池隔膜完成正负极的脱嵌和嵌入，使电池充放电量减少。
3、正极材料：锂离子电池使用的正极材料有许多种，正极材料的不同是电池低温性能出现差异化的根本原因之一。研究表明在-20℃条件下，磷酸铁锂电池的放电容量只能达到常温的67.38％，镍钴锰三元电池则可达到70.1％，而锰酸锂电池更可达到常温容量的83％。可见锰酸锂电池的低温性能最好，而磷酸铁锂电池的低温性能较差。
4、隔膜：隔膜孔径的大小对锂电池性能有直接的影响，孔径太小会增大电池内阻，孔径太大则容易使正负极直接接触或易被锂枝晶刺穿造成电池短路。合适的孔隙率对隔膜及锂电池的性能发挥尤为重要：隔膜的孔隙率若太小隔膜透气性能差、电解液吸附能力弱、电导率低；孔隙率太高，虽然透气性能和电解液吸附能力明显改善，但对应的收缩率和抗穿刺能力变差。
虽然锂离子电池在低温条件下电池性能会下降，电池容量会变小，但只要不在0℃以下的环境中充电是不会对电池造成损坏的。随着温度的上升电池性能会重新恢复，为减少低温对锂电池性能的影响，在低温条件下我们可以可以在出车时低速缓行几分钟来提高电池温度来增加放电量；当然最有效的方法还是为锂电池搭载智能温控系统，使锂电池处于一个较佳的温度环境中工作。
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三元锂电池有什么优缺点？
1.三元锂电池是锂电池的一种: 主要是指做电池的正极材料,. 通常锂电池的正极材料是钴酸锂.。
2.而用镍钴锰酸锂做正极材料的锂电池俗称三元材料锂电池，它价格比钴酸锂便宜，耐压略高一点，平均电压略低(电池界称电池平台)，克容量略高一点但压实比低一点，同型号的电池容量略低于钴酸锂电池。
3.三元锂电池的最大特点就是单位电能比较大，这是与磷酸铁锂电池相比的结果。
4.但是三元锂电池的一个较大缺点是受到撞击和高温时起火点较低。所以对三元锂电池的保护要求很高，以防意外。
三元锂电池在容量与安全性方面比较均衡，是一款综合性能优异的电池。三种金属元素的主要作用和优点如下：
Co3+：减少阳离子混合占位，稳定材料的层状结构，降低阻抗值，提高电导率，提高循环和效率性能。
Ni2+：可提高材料的容量（提高材料的体积能量密度），而由于Li和Ni相似的半径，过多的Ni也会因为与Li发生位错现象导致锂镍混排，锂层中镍离子浓度越大，锂在层状结构中的脱嵌越难，导致电化学性能变差。
Mn4+：不仅可以降低材料成本，而且还可以提高材料的安全性和稳定性。但过高的Mn含量会容易出现尖晶石相而破坏层状结构，使容量降低，循环衰减。
能量密度高是三元锂电池的最大优势，而电压平台是电池能量密度的重要指标，决定着电池的基本效能和成本，电压平台越高，比容量越大，所以同样体积、重量，甚至同样安时的电池，电压平台比较高的三元材料锂电池续航时间更长。
单体三元锂电池放电电压平台高达3.7V，磷酸铁锂为3.2V，而钛酸锂仅为2.3V，因此从能量密度角度来说，三元锂电池具有绝对优势。
三元锂电池在冬季低温0-5度的气温下下，大约是夏天的90%左右，有下降，但还不太明显。更靠北方的地区，下降的会更多一点。
冬天电池更需要保暖？来看看会“自热”的电池技术
人类自从 发现 并开始使用电力之后，对于电力使用的焦虑就一直存在，即便是用于储存电能的电池出现，也只是稍微减缓了这种焦虑。就像现在全球火热的电动车一样，即便是有新鲜的体验，但依旧无法避免电池续航带来的焦虑。
电池对于电动车的直接影响，也使得各大新能源厂商以及电池供应 商 都绞尽脑汁去推进增加续航的方法。不过无论是物理上的堆电池方案，还是改变电池电解质组成 元素 ，甚至改变物质形态的方法，在低温面前，这些电池的续航甚至都不能呈现出一个正常的状态，怎样能够让电池在低温下保温与升温，成为了对抗这个“电池杀手”的关键。
微核高频脉冲加热技术
在研发以及使用电池的过程中，我们已经知道了，电池是有一个正常的工作温度区间，而在低温环境下电池的实际使用效果将会大打折扣，所以在这种环境当中电池就需要一个很好的热管理来为它保温。
在4月21日， 长安汽车 旗下长安深蓝品牌举办了深蓝技术分享会，在会议上长安公布了一项名叫“微核高频脉冲加热技术”。
单听这个名字，就知道这项技术肯定是针对电池热管理系统的，尤其是有脉冲加热这个字眼在。看回长安这次公布的这项技术，实际上它的想法并不复杂，在加热这个大前提条件不变的情况下，让电池包的升温更加迅速且均衡，以便让电池包在低温条件下尽快达到合适的工作环境。
宁德时代专利 CN 108711662 B脉冲加热装置
原理方面其实是基于此前宁德时代公布的一项专利技术拓展开来的，这项专利就是利用了低温导致内阻增大的特性，通过在电池两端加装可以产生振荡电流的装置，使电流经过内阻很大的电芯，从而让电池内部产生大量的热量，最终让电池温度快速升高。
虽然这样的加热方式能够让宁德时代的电池组达到4℃/min的升温效率，但这种频繁让电流从正极向负 极流 经的方式，很容易让锂电池当中的锂离子，在负极上还原过程中形成树枝状金属锂单质，也就是“锂枝晶”。“锂枝晶”生长到一定程度轻则影响电池容量，重则造成锂电池内部短路，严重威胁人身安全。
因此为了避免由于频繁的过电造成电池负极出现锂枝晶的情况，长安在宁德时代这个技术的基础上，对这项技术稍微进行了改进，选择用交流电给电池组产生电流加热。
为什么一定要提及是交流电呢？此前的电池自加热技术，产生的电流都为直流电。按照物理定义，在单位时间内电流的大小和方向不发生变化的称为直流电，再看回“锂枝晶”的的产生条件，在放电过程中负极来不及处理锂离子导致出现金属锂单质。
需要喘息时间的电池负极，面对直流电恒定的输出，很容易到达极限，之后就容易出现“锂枝晶”，所以为了减弱这种“一成不变”，需要给负极一些喘息空间，而在单位时间内电流的大小和方向不断发生周期性变化的交流电就较为合适负责这项工作。
交流电并不像直流电一样一直保持恒定数值，它会一直保持正值-0-负值-0-正值的周期性变化，也正是因为交流电这种非恒定的特性，能够让电池负极减少负担，从而减轻产生锂枝晶的几率。
同时长安在会议上也提到了功率半导体IGBT(绝缘栅双极型晶体管），IGBT是一个非通即断的开关，它没有放大电压的功能，导通时可以看做导线，断开时当做开路。再加上电机以及BMS系统配合工作，就可以实现随机高频率的电流充放切换，进一步的减少锂枝晶这种情况的出现。
长安官方公布的深蓝C385动力电池组，可以在零下30℃的环境温度中保持4℃/ mini 的升温速率，在零下30℃的环境温度中可以提升50%的动力表现以及缩短15%的充电时间。从数据来看，改进后的“电池自加热”技术不仅效率更高，还具备了更持久的电池寿命，这对于在低温地区的用户而言是相当好的消息。
电池：我也需要“暖宝宝”
目前市面上较为主流的电池种类，可以按照元素类型分为两种，即三元锂电池与磷酸铁锂电池，这两者最大的区别就是使用的电池正极材料不同。
磷酸铁锂电池是采用磷酸铁锂（ LiFe PO4）作为正极材料。它的优点是在高温条件下或过充时安全性非常高，缺点是在低温条件下（气温低于-10℃以下），磷酸锂电池衰减得非常快，经过不到100次充放电循环，电池容量将下降到初始容量的20%，基本与寒冷地区的使用绝缘了。
三元锂电池是采用镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O2，NCM）或镍钴铝酸锂（NCA）三元正极材料的锂电池，把镍盐、钴盐、锰盐作为三种不同的成分比例进行不同的调整，所以称之为“三元”，像宁德时代的NCM811就是指镍、钴、锰三者配比为8:1:1的三元锂电池。
三元锂电池的优点是高能量密度，同为宁德时代出品，它旗下的磷酸铁锂电池能量密度为178Wh/kg，而NCM523为200Wh/kg，NCM811更是达到了240Wh/kg。在低温方面-30℃条件下三元锂电池也可保持正常电池容量，更适应北方低温地区的使用条件。缺点是在高温条件下，三元锂电池的三元材料会在200℃时发生分解，在高温作用下极易发生燃烧或爆炸的现象。
上述的两种电池，虽然材料以及优缺点有所不同，但从微观的角度讲，两者的工作原理同样是锂离子在正负极之间来回迁移的过程。
在低温环境下，电池的正负极材料活性降低，同时充当桥梁的电解液导电能力也下降，因此电池在充放电时，内部会产生阻力，它被称为内阻。电池内阻增大，在电池正常使用过程中，就会产生大量焦耳热引起电池温度升高，实验表明环境0℃以下时，温度每下降10℃，内阻约增大15%。
受到了内阻的阻碍，想要发力却只能导致电池过量放电，电能不断的转换为热能，不仅电量下降、没办法正常输出功率，还容易对电池的安全性产生影响，这一切的结果都是因为低温环境造成的。
为了解决这个问题，除了上面我们提到最新的“脉冲自加热”技术外，其实供应商以及厂家都做了很多“保暖”的措施。
PTC元件
加热膜
目前有几种常见的方案，第一种是大多数纯电车型选择的PTC与加热膜，这一种方案的想法是通过外部电热元件发热，提高电池温度。PTC有水暖与风暖两种，水暖通过PTC加热冷却液，再和散热器进行热交换，风暖是开启暖风后，冷空气直接和PTC进行换热，最终吹出暖风。而加热膜则像是给电池盖上一层导电加热的被子，但这两者的缺点都比较明显，PTC容易造成受热不均，并且占电池舱的空间，而加热膜由于安全的关系，整体的造价不低，并且实际的加热效率也不高。
另一种方案是液冷循环系统，它像是给电池包额外加一套暖气上去，通过加热冷却液来获得一个较为长效的热源。还有一种方案是热泵空调，整个原理像是强制抽取大气热量转换进车里的样子，但当环境温度过低的时候热泵容易失效，所以特斯拉也做了一个“魔改”，除了抽取外界空气的热量外，还收集动力电池系统、驱动系统以及PCS功率电子产生的余热，整套系统依靠八通换向阀进行复杂的热量汲取，以此提高热泵空调总体的效率。
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脉冲自加热真的足够稳定？
其实不然，虽然这套“脉冲自加热”技术整个设计都具备了“黑科技”的潜质，但实际上这项技术还需要更多的磨合、调试以及优化。而且，长安这套技术并非是市面上第一个采用脉冲自加热技术作为动力电池热管理的厂家，既为电池供应 商 也为汽车品牌的 比亚迪 实际上已经将这套技术应用到了它们的车型当中。
这项技术主要应用在 比亚迪 旗下的超级混动DM-i车型上， 秦PLUS 的混动专用刀片电池使用的正是脉冲自加热的热管理系统。不过比亚迪这套技术与长安深蓝所使用的方案有些区别，长安深蓝是使用交流电通过三 元 锂电池组进行加热，而比亚迪的方案则是通过两组磷酸铁锂刀片电池组之间互相放电（直流电）进行加热。
从原理上来说，其实长安与比亚迪都是使用温度下降内阻增加后，电流经过大电阻产生热量的方案，只不过长安是在电池组外产生交流电进行过电，而比亚迪是两个电池组互相提供直流电为对方“取暖”，这一点与宁德时代的方案是相似的。
比亚迪目前采用这套技术的车型是 秦 PLUS，现款 秦PLUS DM-i在2021年3月上市，在上市之后网上也出现了DM-i在实际使用当中的一些问题，其中最多车主反应的是 秦 PLUS DM-i在低温环境下会出现发动机抖动、失火等情况。
而出现这个情况，与刀片电池使用到的脉冲自加热技术有关。厂家对自加热功能开启的温度设定过于极限，导致在非极限低温的情况下，脉冲自加热功能不能正常启动，而DM-i的发动机是需要电池带动电机给予发动机初始转速，发动机才能避免启动时的抖动。
因此像上述秦PLUS DM-i车主们遇到的情况，就是脉冲自加热功能在非极限低温下的无法正常工作导致的。同时，由于脉冲自加热功能是两个电池组通过升压程序互相充电加热，因此在使用脉冲自加热功能时，电池无法输出完整、连续的工作电压，也就无法正常的为电驱提供稳定功率，这也表明了DM-i车型只能在脉冲自加热与电驱两种情况之间二选一。
看完比亚迪这套技术产生的问题，对于长安这套技术，我们作为消费者还是需要谨慎对待，长安除了需要解决电驱/自加热只能二选一的情况外，对于环境温度识别以及自加热启动的标定，也需要下更多的功夫，我们也期待长安给出“微核高频脉冲自加热”技术的实测数据。
小结：
在传统、新势力品牌百家争鸣的时代，军备竞赛已经不止在机械调校层面上，高精尖技术也是一项关键的一环，所以也不难理解为什么长安不辞劳苦的再推出一个电动相关的全新平台。单从这次公布的这个脉冲自加热技术来看，技术上的改良是值得我们期待的，但技术最终还是要看体验，加之上一家采用脉冲自加热技术的车企在低温地区已经遭受了重创，这次长安再推带有这款技术的车型，也希望长安能够在调校以及实测体验方面，给到我们消费者一个满意的答卷。（文： 高子健）
@2019
