0°C以下, 锂电池的行为并不简单地像毫安小时更少的相同电池. 电化学反应速率慢, 内阻上升, 电压暂降变得更加明显, 并且给定负载下的可用容量可能会下降. 即使电池中仍有能量，设备也可能会更早达到低压截止状态. 影响取决于化学反应, 单元设计, 充电状态, 当前的, 温度, 以及电池冷浸了多长时间.
充电往往是更受关注的问题. 许多传统的锂离子电池不应在低于规定的最低充电温度下充电，因为可能会发生锂镀层和其他损坏. 因此，必须使用单独的充电和放电限制来选择低温锂电池，并使用实际的充电器和外壳进行验证.
为什么寒冷会改变锂离子的行为
冷放电时, 较高的内阻会在负载下产生较大的电压降. 使用相同电池的高电流设备比低电流设备可以更快关闭. 当负载被移除或电池变热时, 电压可能会恢复, 这会让之前的关闭显得神秘. 这是正常的系统交互，并不证明容量标签不准确.
冷充电可能有害，因为锂离子可能无法按预期嵌入阳极. 正确的反应不仅仅是减少电流，除非电池制造商明确允许定义的冷充电曲线. 系统可能需要电荷抑制, 预热, 受控隔热, 或针对目标环境设计的电池化学和结构.
实际设备中重要的规格
要求单独收费, 释放, 和储存温度范围. 比较相关温度和负载下的容量保持率, 直流内阻, 低温电流能力, 保护行为, 和预热要求. 如果没有测试电流，诸如“在-20°C下工作”之类的陈述是不完整的, 截止电压, 以及是指放电还是充电.
机械设计在寒冷环境下也会发生变化. 密封件, 电缆, 粘合剂, 塑料, 连接器可能会变硬或收缩. 设备在冷区和暖区之间移动时可能会出现凝露. 电池, 外壳, 充电器, 传感策略应作为一个环境系统进行审查.
| 健康）状况 | 可能的影响 | 设计响应 |
|---|---|---|
| 冷放电 | 更多的电压暂降和更低的可用容量 | 使用特征化的电池和负载裕度 |
| 冷充电 | 可能的细胞损伤 | 抑制, 预热, 或使用批准的配置文件 |
| 冷库 | 反应速度较慢，但材料限制仍然存在 | 遵循指定的存储范围 |
| 暖色过渡 | 结露风险 | 控制密封和适应 |
如何做出正确的选择
定义最冷电池温度, 不仅是环境空气温度. 记录预期负载, 占空比, 运行时, 以及是否在寒冷的情况下充电. 绝缘操作设备内的电池可能比环境温度高, 而存储的备件可能会完全冷浸.
选择数据等于或低于目标条件的型号并在冷浸后测试代表性单元. 包括老化，因为抵抗力随着寿命的增加而增加. 如果系统必须启动电机或发射器, 测试实际的浪涌而不是稳定的实验室负载.
要避免的常见错误
不要仅仅因为冷电池仍能放电而对其进行充电. 不要用不受控制的外部热量加热电池, 明火, 或者创建热点的方法. 另一个错误是在冷藏室中仅测试室温电池几分钟; 核心可能尚未达到目标温度.
避免设计单一典型曲线. 细胞变异, 充电状态, 空气流动, 外壳质量, 和接触电阻影响结果. 在器件截止电压和寿命结束时的预期负载电压以及最低温度之间提供裕度.
应用和 OEM 考虑因素
寒冷天气电池支持室外传感器, 高空仪器, 冬季照明, 应急设备, 物流追踪, 和勘探装置. 低功耗传感器可以优先考虑自放电和长期存储, 而无线电和灯光可能会优先考虑脉冲能力和电压恢复.
OEM 程序应考虑将温度传感器放置得足够近以代表电池, 充电器锁定逻辑, 用户消息传递, 绝缘, 和热身行为. 如果使用加热器, 它们的能量需求和控制故障模式必须包含在运行时和安全分析中.
工作示例
传感器绘制 200 mA 正常但传输速度为 2 A 几秒钟. -20°C 时, 平均能量需求可能看起来不大, 然而，发射脉冲可以驱动负载电压低于器件截止值. 仅在以下时间进行测试 200 mA 会错过故障. 合适的设计可验证完全冷浸后的脉冲和随后的电压恢复.
安全, 确认, 和采购纪律
电池选型决不能仅根据最大容量数. 确认设备制造商允许的化学物质, 标称电压, 最大充电电压, 极性, 终端风格, 物理信封, 以及连续电流和峰值电流要求. 机械配合的电池仍然可能出现电气错误. 适用于低温锂电池, 最安全的方法是将设备手册和电池数据表视为配对，而不是假设两个具有相似名称的电池可以互换.
从可追溯的供应商处购买并查看当前规格表, 保护细节, 测试文档, 以及确切型号的运输信息. 让细胞远离松动的金属物体, 水, 压碎, 穿刺, 过热, 和未经授权的修改. 停止使用异常发热的电池, 肿, 凹陷的, 腐蚀的, 泄漏, 或机械损坏. 使用兼容的充电器，切勿超过规定的充电电流或电压. 这些做法支持可靠的操作，但不能取代设备随附的说明, 充电器, 或电池.
实用的选择工作流程
- 从负载开始. 记录标称电压, 工作电流, 峰值电流, 运行时目标, 和占空比.
- 检查车厢. 测量可用直径, 长度, 连接器间隙, 终端类型, 和弹簧压缩.
- 选择安全架构. 确定应用程序是否需要受保护的单元, 由主机管理的未受保护的单元, 或带有 BMS 或 PCM 的完整套件.
- 匹配充电. 验证化学成分, 最大充电电压, 充电电流, 终止方法, 和温度限制.
- 验证真实系统. 在批准生产之前，在预期温度和负载范围内测试最终设备中的代表性电池.
此工作流程对于 OEM 计划尤其重要. 电池行为取决于电池化学之间的相互作用, 保护电子设备, 机械包装, 固件, 收费, 和用户环境. 早期验证比工具完成后重新设计电池盒或功率级更便宜.
常见问题
锂离子电池在0℃以下可以放电吗?
有些可以, 在其规定的排放范围内, 但容量, 电压, 并且电流能力可能会降低.
零度以下可以给锂电池充电吗?
仅当确切的电池和充电系统明确支持规定的低温充电条件时.
变暖会恢复产能吗?
随着电池变暖，电压和可用容量可以部分恢复, 但不正确的冷充电可能会造成持久损坏.
寒冷天气下的电池应该如何测试?
冷浸整个设备, 使用真实的负载曲线, 测试启动和脉冲, 并验证充电锁定和寿命终止余量.
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结论
寒冷影响电压, 反抗, 可用容量, 力量, 和充电安全. 定义单独的充电和放电条件, 选择适合目标温度的电池, 并在冷浸后使用真实的脉冲和老化裕度测试实际器件. 可靠的寒冷天气解决方案是系统设计, 不仅仅是标签上打印的低数字.
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