天氣漸寒，不僅人體需要添衣保溫，動(dòng)力電池也需要一定的技術(shù)來(lái)加熱保溫了。電池是電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力來(lái)源，也是電動(dòng)汽車(chē)最核心的部件，電池的性能直接關(guān)系到電動(dòng)汽車(chē)最關(guān)鍵的數(shù)據(jù)。

對(duì)于電池，我們關(guān)注的焦點(diǎn)常常是容量和能量密度，這些數(shù)據(jù)通常能夠直觀地反映續(xù)航里程的長(zhǎng)短。但是我們要注意到的是，大多數(shù)電池是電化學(xué)的產(chǎn)物，既然與化學(xué)相關(guān)，那么它的性能就跟溫度有著莫大的關(guān)系，今天小編給大家分析一下低溫環(huán)境對(duì)于動(dòng)力電池性能的影響。

低溫對(duì)鋰離子電池的影響

對(duì)于相同倍率下的放電，當(dāng)外界溫度越低時(shí)，鋰離子電池的放電電壓就會(huì)越低。如下圖所示：

從圖中可以看出，當(dāng)溫度降低時(shí)，電池放電電壓也大幅降低，這樣電池在低溫放電時(shí)就會(huì)更快的到達(dá)放電截止電壓，從而造成低溫放電容量明顯低于常溫容量。需要向大家說(shuō)明的是，鋰離子電池低溫下的容量并非消失了，而只是無(wú)法在正常電壓范圍（≥3.0V）內(nèi)全部放出而已，如果可以將放電截止電壓繼續(xù)下延，那就可以將剩余的容量放出。但問(wèn)題是過(guò)低的電壓已經(jīng)無(wú)法保持用電設(shè)備的正常使用，因此過(guò)低的下限電壓（＜2.5V）一般沒(méi)有太多的討論意義。

相對(duì)于低溫放電，鋰離子電池低溫充電的表現(xiàn)則更加不盡如人意，首先，低溫下的充電會(huì)快速達(dá)到恒壓階段、并會(huì)一定程度上降低充電容量、同時(shí)增加充電時(shí)間，如下圖所示：

不僅如此，鋰離子電池在低溫充電時(shí)，鋰離子可能來(lái)不及嵌入石墨負(fù)極當(dāng)中，從而析出在負(fù)極表面形成金屬鋰枝晶，這一反應(yīng)會(huì)消耗電池中的可以反復(fù)充放電的鋰離子、并大幅降低電池容量，析出的金屬鋰枝晶也可能會(huì)刺穿隔膜，從而影響安全性能。低溫充電后鋰離子電池負(fù)極表面析鋰的圖片如下：

鋰離子電池低溫放電容量會(huì)降低，但是經(jīng)過(guò)常溫充放電后可以恢復(fù)，是可逆的容量損失；但是低溫充電會(huì)造成析鋰，是永久性的容量損失。

由于低溫充電析鋰的危害更大，因此鋰離子電池的低溫充電要比低溫放電管控的更嚴(yán)。目前很多電池廠都會(huì)用“階梯充電”的方式描述鋰離子電池的充電條件，下面是一個(gè)類(lèi)似的例子：

由于鋰離子電池在低溫放電時(shí)的電壓平臺(tái)更低，因此會(huì)造成低溫下放電容量的明顯降低，但是這種損失會(huì)隨著常溫充放電的進(jìn)行而自動(dòng)彌補(bǔ)，屬于可逆的損失。但是對(duì)于低溫充電而言，溫度過(guò)低或者倍率過(guò)大都會(huì)造成電芯不可逆的形成鋰枝晶和不可逆的容量損失，并影響電池的安全性能。

低溫環(huán)境加熱系統(tǒng)方案

一般而言，加熱系統(tǒng)是為了滿足在低溫環(huán)境下能夠使電池能正常充電。加熱系統(tǒng)主要由加熱元件和電路組成，其中加熱元件是最重要的部分。常見(jiàn)的加熱元件有可變電阻加熱元件和恒定電阻加熱元件，前者通常稱(chēng)為PTC（Positive Temperature Coefficient），后者則是通常由金屬加熱絲組成的加熱膜，譬如硅膠加熱膜、撓性電加熱膜等。由于汽車(chē)地域適用性較為廣泛，在寒冷地區(qū)要使電動(dòng)汽車(chē)能正常使用，必須對(duì)電池加入額外的加熱系統(tǒng)以滿足要求。

PTC由于使用安全、熱轉(zhuǎn)換效率高、升溫迅速、無(wú)明火、自動(dòng)恒溫等特點(diǎn)而被廣泛使用。其中陶瓷PTC元件較為常用，其成本較低，對(duì)于目前價(jià)格較高的動(dòng)力電池來(lái)說(shuō)，是一個(gè)有利的因素。陶瓷PTC元件通常不能直接用于加熱，而需要設(shè)計(jì)金屬外殼體，陶瓷PTC通過(guò)加熱外殼體而將熱量傳導(dǎo)給其他結(jié)構(gòu)。

然而，使用陶瓷PTC作為加熱元件的缺點(diǎn)也很明顯。首先，包含PTC的加熱件體積較大，會(huì)占據(jù)電池系統(tǒng)內(nèi)部較大的空間。其次，PTC的外殼是金屬件，會(huì)存在絕緣理由。除了常規(guī)的陶瓷PTC這類(lèi)相對(duì)硬度較高的材質(zhì)，還存在一類(lèi)柔性PTC。柔性PTC是指其PTC的組織結(jié)構(gòu)柔軟、重量輕、厚度?。ㄍǔ？勺龅?.5mm以下），它可以根據(jù)需要作成任何形狀。這類(lèi)PTC廣泛的用于汽車(chē)坐墊加熱，目前也正逐步在電池加熱中使用。但是，這類(lèi)PTC加熱器的成本會(huì)相對(duì)較高。

（PTC加熱器）

絕緣撓性電加熱膜是另一種加熱器，它可以根據(jù)工件的任意形狀彎曲，確保與工件緊密接觸，保證最大的熱能傳遞，并且其厚度可以達(dá)到0.25mm左右。硅膠加熱器是傳統(tǒng)金屬加熱器無(wú)以倫比的具有柔軟性的薄形面發(fā)熱體。它在玻璃纖維布上下二片中夾入硅膠后適壓而成的二片薄片構(gòu)成，具有良好的傳熱性（標(biāo)準(zhǔn)1.5mm）。由于柔性，它可以與被加熱物體完全密切接觸。這兩種加熱器都屬于恒定電阻加熱器，其安全性要比PTC差些。

（絕緣撓性電加熱膜）

（動(dòng)力電池加熱系統(tǒng)產(chǎn)品參數(shù)）