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

對于電池，我們關(guān)注的焦點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)境對于動力電池性能的影響。

低溫對鋰離子電池的影響

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

從圖中可以看出，當(dāng)溫度降低時，電池放電電壓也大幅降低，這樣電池在低溫放電時就會更快的到達放電截止電壓，從而造成低溫放電容量明顯低于常溫容量。需要向大家說明的是，鋰離子電池低溫下的容量并非消失了，而只是無法在正常電壓范圍（≥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。但問題是過低的電壓已經(jīng)無法保持用電設(shè)備的正常使用，因此過低的下限電壓（＜2.5V）一般沒有太多的討論意義。

相對于低溫放電，鋰離子電池低溫充電的表現(xiàn)則更加不盡如人意，首先，低溫下的充電會快速達到恒壓階段、并會一定程度上降低充電容量、同時增加充電時間，如下圖所示：

不僅如此，鋰離子電池在低溫充電時，鋰離子可能來不及嵌入石墨負(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降低，但是經(jīng)過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，下面是一個類似的例子：

由于鋰離子電池在低溫放電時的電壓平臺更低，因此會造成低溫下放電容量的明顯降低，但是這種損失會隨著常溫充放電的進行而自動彌補，屬于可逆的損失。但是對于低溫充電而言，溫度過低或者倍率過大都會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。由于汽車地域適用性較為廣泛，在寒冷地區(qū)要使電動汽車能正常使用，必須對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、無明火、自動恒溫等特點而被廣泛使用。其中陶瓷PTC元件較為常用，其成本較低，對于目前價格較高的動力電池來說，是一個有利的因素。陶瓷PTC元件通常不能直接用于加熱，而需要設(shè)計金屬外殼體，陶瓷PTC通過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也很明顯。首先，包含PTC的加熱件體積較大，會占據(jù)電池系統(tǒng)內(nèi)部較大的空間。其次，PTC的外殼是金屬件，會存在絕緣理由。除了常規(guī)的陶瓷PTC這類相對硬度較高的材質(zhì)，還存在一類柔性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PTC廣泛的用于汽車坐墊加熱，目前也正逐步在電池加熱中使用。但是，這類PTC加熱器的成本會相對較高。

（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，并且其厚度可以達到0.25mm左右。硅膠加熱器是傳統(tǒng)金屬加熱器無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）

（動力電池加熱系統(tǒng)產(chǎn)品參數(shù)）