锂离子电池经由过程Li+在正负极之间的迁徙实现储能和放电，但是Li+在正负极之间迁徙遭到温度很年夜的影响，特殊是低温下因为正负极的动力学前提变差，和电解液粘度上升，电导率降落等身分会致使锂离子电池机能急剧降落，致使锂离子电池低温没法放电，更加严重的是低温充电极易致使负极析锂，不单会造成电池容量极速衰降，还会造成严重的平安隐患。今朝固然有很多锂离子电池号称低温电池，可是现实上都是指的可以或许在低温下进行放电，依然需要将电池恢复到常温下进行充电，以免负极析锂。近日，英国华威年夜学的UpenderRao Koleti（第一作者，通信作者）经由过程对充电策略的优化，下降了锂离子电池在低温充电时析锂的风险，比拟在传统的CC-CV充电亚新官方策略，两种新的充电策略可以或许别离下降45%和70%的锂离子电池低温充电引发的容量衰降。锂离子电池低温充电的焦点在在避免负极析锂，而负极析锂检测的难点在在负极电位的检测。下图为常见的CC-CV充电策略的电压、电流曲线，电池起首依照3A（1C）恒流充电至4.2V，然后恒压充电至电流降落到0.75A，从下图负极的对Li电位转变环境，可以或许看到在恒流充电的末期，负极的电位降落到0V以下，注解负极最先析出金属Li。常见的检测负极电位的方式是三电极法，也就是在正负极以外再增添一个金属Li参照电极，可是这类方式是一种粉碎性的方式，会对锂离子电池的状况发生影响。是以，作者在这里采取了一种非粉碎性的方式来探测负极析锂，从上图我们可以或许看到，在充电的进程中因为负极电位低在0V，是以会致使负极析锂，随后在住手充电后负极的电位最先回升，此时负极概况析出的金属Li最先从头嵌入到负极当中，是以会致使负极在这一进程中电位连结恒定，反映在电池电压上也就是在充电竣事后电压降落的进程，假如电池产生了析锂则会在电压曲线上呈现一个小的平台（如上图b所示），是以可以按照锂离子电池电压曲线的外形来判定锂离子电池在充电的进程中是不是产生析锂。为了不负极析锂的产生，作者在这里采取三段式的充电体例，也就是CC-CV-CC体例，在这一模式中第一阶段的恒流充电其实不会将电池直接充电至截止电压，而是起首充电至一个中心电压Vtc，从而避免造成负极析Li，随后最先进行恒压充电知道电流降落到0.25C，然后继续以0.25C的倍率对电池进行恒流充电，直到电池的终究电压到达4.2V。在上述的充电策略中，焦点的难点在在若何肯定恒流充电的终止电压Vtc，假如这一电压定的太低，则会致使电池的充电时候年夜年夜耽误，假如定的太高则会致使负极析锂。作者为了肯定Vtc的具体数值，作者采取了两种体例：一种是前面提到的不雅察电池静置电压曲线的体例；一种是经由过程丈量电池在每次轮回中的容量衰降的体例，经由过程调剂Vtc的体例将电池在每次轮回中的电压衰降降到最低，从而肯定Vtc的值。亚新网站尝试中采取的电池为NCA/石墨系统电池，容量为3.1Ah，尝试分组以下表1所示，表4位尝试电池测获得的初始容量数据，可以看到9只电池一致性较好。下图为三种充电策略的静置进程中的电压曲线，从图中我们可以或许看到传统的CC-CV方式（下图a和b）在充电（1C，5℃）后的静置进程中呈现了一个较着的电压平台，注解负极呈现了析锂，跟着轮回的进行负极析锂电压平台逐步缩短，轮回十几回后电压平台几近消逝，这首要是由于负极析锂进程会不竭耗损金属Li，是以跟着轮回进行，活性Li的数目也在不竭削减，负极的SoC也就不竭下降，是以析锂数目就逐步下降，以致在最后负极不再产生析锂，从剖解后的负极照片也能够看到负极边沿处呈现了较着的析锂现象。为了不负极析锂，作者对充电的轨制进行了优化，第一种优化方式是经由过程静置电压方式找到一个不会致使负极析锂的Vtc，从下图c和d可以或许看到最先将Vtc设置为4.2V时，我们也可以或许不雅测到负极概况呈现了较着的析锂现象，随后Vtc被下降到了4.1V，此时我们依然可以或许看到负极析锂现象，可是已少了良多，随后又将Vtc下降到了4.0V，此时我们已不雅察不到负极析锂的现象了，注解Vtc设置在4.0-4.1V之间时不会致使负极析锂。别的一种肯定Vtc的方式是按照每一个轮回中电池损掉的容量来肯定适合的Vtc值，负极析锂会致使锂离子电池的容量加快衰降，是以经由过程下降Vtc避免负极析锂可以或许有用的削减锂离子电池在每一个轮回中损掉的容量。最先的时辰作者将Vtc设置为3.90V，每次轮回中电池容量的损掉低温充电析锂是造成锂离子电池轮回寿命衰降和平安风险增添的主要缘由，Upender Rao Koleti的工作注解我们可以经由过程改变低温充电策略的体例避免低温充电的进程中负极析锂，并且该方式可以或许经由过程在线丈量的体例肯定适合的Vtc值，在最年夜化下降充电时候的同时，确保负极不产生析锂现象。