文章导读：
1、冬季低温对于锂离子蓄电池的影响有哪些？
2、如何解决锂电池低温性能衰减的问题？
3、电动汽车车主冬季用车指南
总结
正文：
引言
电池技术作为电动汽车三大核心技术之一，一直是限制电动汽车快速发展的关键因素。电池是纯电动汽车的动力来源，其性能的优劣直接影响着电动汽车的整体性能。目前，铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、锂聚合物电池以及超级电容在电动汽车上均有应用。相比于其它类型的电池，锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、无污染等优点，成为电动汽车目前最理想的动力源。
锂离子电池对外界环境温度的变化比较敏感，一般情况下锂离子电池的最佳工作温度范围在20~30℃，一般在0~45℃之内相对舒适，过高或过低的温度都会对电池的充放电性能、容量特性以及循环寿命造成一定的影响。当蓄电池的温度低于0℃时，容易出现充电析锂或放电功率下降以及循环寿命缩短，如果不在功率上加以控制，那么还可能面临热失控安全问题。因此锂离子电池在低温环境应用中存在较多问题，这也限制了锂离子蓄电池的规模应用。特别是低温环境下电动汽车锂离子电池的性能衰减导致的续航缩水，让众多电动汽车用户谈冬色变。
那么为什么锂离子电池低温性能衰减和里程缩水的原因是什么呢？
1、冬季低温对于锂离子蓄电池的影响有哪些？
首先，目前市面上电动汽车常用的锂离子动力蓄电池主要有两大类，磷酸铁锂和三元。这两种电池均属于锂离子蓄电池，主要区别在于其电化学成分体系的不同。用户电动汽车上的结构也基本类似，主要包括正极材料、负极材料和电解液。
从使用表征来看，在冬季低温环境下电池的性能是如何变化的，特别是充、放电性能方面？我们以18650三元电池为例。
(1)充电容量随温度变化情况
可以看出，随着环境温度的降低，恒流充电容量大幅度降低，恒压充电容量有所增加，但所花费的时间变长。当环境温度达到-20℃时，充电容量仅为常温充电容量的51.68%，在-25℃的环境下充电时，会瞬间达到电池的充电截止电压，无法对电池进行有效充电，将严重影响电动汽车的正常使用。现在电动汽车一般所采取的充电策略为阶梯恒流充电，即先在短时间内以大电流恒流充电，当电池的温度上升之后，再以小电流进行充电，提高电池的有效充电容量。
(2)放电容量随温度变化情况
电池的有效放电容量随着环境温度的降低而大幅度下降，-20℃时的放电容量已经衰减了34.14%左右，-30℃时，电池已经无法进行有效放电。在电池放电的过程中，电池的温度有明显升高，电池的放电性能会有所提升，但在低温环境下放电时需保证电池的电量充足。在低于一定温度的环境下电池将无法实现放电，因此在低温环境下必须对电池采取加热措施。
(3)低温导致锂离子电池充放电性能衰减的原因
从深层次机理来看，造成锂离子电池低温性能差的主要原因是随着环境温度的降低，电池的内阻逐渐增大，此时Li+的迁移和嵌入将变得十分困难，充放电性能也因此变差。导致电池内阻变大的原因又大致可概括为三点：
2、如何解决锂电池低温性能衰减的问题？
(1)通过物理升温缓解锂离子电池的低温性能衰减
低温既然对锂离子电池影响这么大，那么提高温度似乎就能解决这个问题了。事实也如此，当前主流缓解锂离子电池低温性能的方式就是在锂离子电池充、放电过程中给电池加热，提高电池的温度，从而提升电池在低温环境下的性能。当前主流的东电池低温解决方案包括两种：
(2)通过改善锂离子电池的材料、结构提升其低温性能
低温环境除了最直接的温度因素之外，锂离子电池的材料、结构也是很重要的影响因素。因此，除了改善锂离子电池使用环境的温度之外，也可以通过改善锂离子电池的材料、结构来提升其低温性能。
正极材料是制造锂离子电池关键材料之一，其性能直接影响电池的各项指标，而材料的结构对锂离子电池的低温性能具有重要的影响。磷酸铁锂电池的正极材料为LiFePO4，三元电池的正极材料为镍钴锰基LiNixCoyMn1-x-yO2，相对来说，三元电池的正极材料比磷酸铁锂电池的正极材料低温性能更好一些，这也是为什么冬季，搭载磷酸铁锂电池的电动汽车续航缩水更严重的深层次原因之一。至于哪个更适合电动汽车，可点击老王以前的回答了解。
改善正极材料在低温下离子扩散性能的主流方式有：
a)采用导电性优异的材料对活性物质本体进行表面包覆的方法提升正极材料界面的电导率，降低界面阻抗，同时减少正极材料和电解液的副反应，稳定材料结构；
b)通过Mn、Al、Cr、Mg、F等元素对材料本体进行体相掺杂，增加材料的层间距来提高Li+在本体中的扩散速率，降低Li+的扩散阻抗，进而提升电池的低温性能；
c)降低材料粒径，缩短Li+迁移路径。
锂离子在碳负极材料中的扩散动力学条件变差是限制锂离子电池低温性能的主要原因，因此在充电的过程中负极的电化学极化明显加剧，很容易导致负极表面析出金属锂。目前主要通过负极表面处理(表面氧化和氟化)、表面包覆(碳包覆和金属包覆)、掺杂增大层间距、控制颗粒大小等途径进行低温性能的优化。
电解液作为锂离子电池的重要组成部分，不仅决定了Li+在液相中的迁移速率，同时还参与SEI膜形成，对SEI膜性能起着关键性的作用。低温下电解液的黏度增大，电导率降低，SEI膜阻抗增大，与正负极材料间的相容性变差，极大恶化了电池的能量密度、循环性能等。
目前，通过电解液改善低温性能有以下两种途径：
a)通过优化溶剂组成，使用新型电解质盐等途径来提高电解液的低温电导率；
b)使用新型添加剂改善SEI膜的性质，使其有利于Li+在低温下传导。
3、电动汽车车主冬季用车指南
言归正传，相信通过以上的介绍各位对于电动汽车锂离子电池冬季低温性能缩水这事儿有了更深入的了解。同时也不可避免的带来一点失落就是：电动汽车锂离子电池低温性能衰减是个必然的现象，这是电化学结构特性所决定的，不以人为的意志而改变。唯一能让电动汽车用户略感安慰的可能就是不同的车型所搭载的电池保温、加热系统的性能如何，以及不同的车型的能耗差异了。
那么既定事实还有救吗？电动汽车车主在冬季用车可以有哪些注意事项呢？
(1)尽量在ECO(节能)模式下使用车辆。冬季低温状态下可用能量变少，能省一点是一点；
(2)尽量开启制动能量回收模式。通常会有弱、中、强三档，建议使用最强模式；
(3)远途提前规划好行车路线，预留余量。目前电动汽车品牌众多，续航缩水程度不一，根据自己的情况提前规划好路线，预留好余量，避免中途趴窝；
(4)空调温度别调太高，多穿点更保暖。纯电动汽车的空调多为PTC热敏电阻加热空调，都是通过锂离子电池取电，空调温度越高，耗电越大；
(5)停车后能充电就充电。冬季充电相对夏季更为频繁一些，不要怕麻烦，偷懒一时爽，行车两行泪；
(6)停车尽量停地下车库。相对来说地下车库温度比地上高一些，对电池性能影响也小一些；
(7)低温充电时能用慢充尽量用慢充。锂离子电池低温快充可能会导致负极锂金属析出和沉淀，沉积的金属锂易与电解液发生不可逆反应消耗大量的电解液，同时使SEI膜厚度进一步增加，导致电池负极表面膜的阻抗进一步增大，电池极化再次增强，最终将会极大破坏电池的低温性能、循环寿命及安全性能；
(8)车里常备点保温衣物。如不慎真的半路趴窝了，等待救援的过程中不至于冻太惨；
(9)条件允许的话，建议买混动车。
总结
任何事物的发展都有两面性。我们在享受其便利性的同时也必然会面临着额外带来的副作用。好与坏通常都不是绝对的，前提条件不一样，最终产生的结果势必会有很大的差别。不管是磷酸铁锂锂离子电池还是三元锂离子电池，都是当前电动汽车储能最理想的选择。站在开发者的角度，仍然需要不断探索和提高对于当前电池的设计、防护以及性能的改善。而站在电动汽车用户的角度，选择和适应会有个过程，在这个过程中关注
部分参考文献：
2、梁欣.电动汽车锂离子电池低温性能研究.
3、冯祥明,赵光金.磷酸铁锂动力电池低温性能研究[C]//第九届河南省汽车工程技术学术研讨会.2012.
4、吴胜杰,龙曦,姜洋,等.车用锂离子蓄电池低温性能研究[C]//2020中国汽车工程学会年会论文集(2).2020.
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