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，但長時間暴露會縮短壽命。

　　正如寒冷國家的所有司機都知道，電池溫度在常溫環(huán)境下比在低溫環(huán)境下能更好的帶動汽車發(fā)動機。低溫會增加內(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)用中找到了一個利基市場，在這種氣候中熱量充當(dāng)催化劑而不是劣勢。內(nèi)置加熱元件使電池始終正常運行。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行，則循環(huán)壽命將減少20%。在40°C(104°F) 時，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，由于電壓下降引起的效率損失，升高的內(nèi)阻會引起一些升溫效應(yīng)。在–20°C(–4°F) 時，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行;在這個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，這可能會導(dǎo)致外殼破裂。當(dāng)比重更像水而不是充滿電時，鉛酸在低電荷時更快地凍結(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，并且會在室溫下恢復(fù)。

　　容量相同的匹配電芯在低溫重載放電時發(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，則多電池組中較弱的電池上可能會出現(xiàn)負(fù)電壓電位。被稱為電池逆轉(zhuǎn)，弱電池會受到壓力，從而產(chǎn)生永久性電短路。電池計數(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工具電池故障的主要原因。

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