NEC在高温和低温下放电

在高温和低温下放电

探索在不利温度下操作电池时的限制，并学习如何将影响降至最低。



和人类一样，电池在室温下的功能最好。由于电化学反应的改善，用手机或牛仔裤里的手电筒加热即将耗尽的电池可能会提供额外的运行时间。这可能也是制造商更喜欢指定温度为27°C（80°F）的电池的原因。在高温下操作电池可以提高性能，但长时间暴露会缩短寿命。

寒冷国家的所有司机都知道，温暖的电池比寒冷的电池更能启动汽车发动机。低温会增加内阻并降低容量。在 27°C (80°F) 时提供 100% 容量的电池在 –18°C (0°F) 时通常只能提供 50% 的容量。瞬时容量下降因电池化学成分而异。

干式固体聚合物电池需要 60–100°C（140–212°F）的温度以促进离子流动并导电。这种类型的电池已经在炎热气候中的固定电源应用中找到了一个利基市场，在这种情况下，热量是催化剂而不是缺点。内置加热元件使电池始终保持运行状态。高昂的电池成本和安全问题限制了该系统的应用。更常见的 锂聚合物使用凝胶电解质来增强导电性。

如果在 20°C (68°F) 或稍低的温度下使用，所有电池都能达到最佳使用寿命。例如，如果电池在 30°C (86°F) 而不是更适中的较低室温下工作，则循环寿命将减少 20%。在 40°C (104°F) 时，损耗跃升至高达 40%，如果在 45°C (113°F) 下充电和放电，循环寿命仅为在 20°C 下使用时预期寿命的一半摄氏度（华氏 68 度）。
所有电池的性能在低温下都会急剧下降；然而，增加的内阻会因施加负载电流时电压降引起的效率损失而引起一些温热效应。在 –20°C (–4°F) 时，大多数电池的性能水平约为 50%。尽管 NiCd 可降至 –40°C (–40°F)，但允许的放电仅为 0.2C（5 小时率）。特种锂离子电池可以在 –40°C 的温度下运行，但只能以较低的放电率运行；在这个温度下充电是不可能的。铅酸存在电解质冻结的危险，这会导致外壳破裂。当比重更像水时，比充满电时铅酸在低电量时冻结得更快。

图 1 显示了 18650 锂离子电池在不同温度下的放电电压。2.8Ah 电池的 3A 放电代表 1.07C 的 C 倍率。低温下降低的容量仅适用于电池处于该条件下并且将在室温下恢复的情况。

图 1：18650 锂离子电池在 3A 和各种温度下的放电电压。
 

具有相同容量的匹配电池在低温和重负载放电时起着重要作用。由于电池组中的电池永远无法完美匹配，如果允许放电继续超过安全截止点，则多电池组中较弱的电池可能会出现负电压电势。被称为电池逆转，弱电池会受到压力，以至于形成永久性电气短路。细胞计数越大，细胞在负载下逆转的可能性就越大。低温和重载下的过放电是导致无绳电动工具电池失效的重要因素。 

电动汽车两次充电之间的续驶里程是在环境温度下计算的。EV 司机正在意识到寒冷的温度会减少可用里程。这种损失不仅是由电加热机舱引起的，而且是由电池电化学反应固有的减慢造成的，这会在寒冷时降低容量。

和人类一样，电池在正常室温环境下运行最好，由于改进了电化学反应，电池制造商喜欢推荐电池在27 °C(80 ° F)温度下使用，虽然在高温下可以提高电池性能，但长时间暴露会缩短寿命。


正如衰冷国家的所有司机都知道,电池温度在常温环境下比在低温环境下能更好的带动汽车发动机。低温会増加内阻并降低容量。在27C(80°F)下提供100%容를的电池通常在18C(0°F下只能提供50%。瞬时容量下降因电池化学性质而异。干固体聚合物电池需要60-100°C(140-212F的温度来促进离子流动并变得导电。这种类型的电池在炎热气候中的固定电源应用中找到了一个利基市场,在这种气候中热를充当催化剂而不是劣势。内置加热元件使电池始终正常昂的电池成本和安全问题限制了该系统的应用。更常见的锂聚合物使用凝胶电解质来提高导电性如果在20°C(68°或略低于20°C(68F的温度下使用,所有电池均最佳使用寿命例如,如果电池在3F)而非更道中的较低室温下运行,则信环寿命将减少20%。在104F损耗跃升至40在45c(113日下充电和放电,信环寿命仅为20°时期寿命的一所有电池的性能在低温下急剧下降;但是,当施加负載电流时,由于电压下降引起的效率损失,升高的内阻会引起一些升温效应。在-20C(4时,大多数电池的性能水平约为正第温度下的50%。虽然渠镉电池可以降至-40C(-40),但允许的放电仅为0.2(5小时速率种锂离子电池可以在-40°C的温度下工作能以较低的放电速率运行在这个温度下充不可能的。使用铅酸存在电解液冻结的危险,这可能会导致外壳破裂。当比重更像水而不是充满电时,铝酸在低电荷时更快地冻结。