鋰電池在高溫和低溫環境下的性能

四部委發布的《促進汽車動力電池產業發展行動方案》通知對鋰離子動力電池的使用環境也有“使用環境-30℃至55℃的溫度目標”。這里提出了動力電池的溫度要求：電池可以在低溫-30℃和高溫-55℃下使用，但沒有明確說明是電池單元、模塊還是電池組/系統，也沒有明確說明電池在這個溫度范圍內如何使用(或者沒有提出在這個溫度范圍內的性能要求)，特別是低溫-30℃的要求(比如在這個溫度下的容量要求和功率要求)。

低溫可充電電池

三元和磷酸亞鐵鋰體系

-20低溫充電0.5C，充放電循環300周以上；

-40低溫充電0.2C，充放電循環300周以上。

低溫放電電池

三元和磷酸亞鐵鋰體系

-40℃ 5C高倍率連續放電，容量保持率80%以上；

-50℃低溫放電，容量保持率在75%以上。

關于動力電池在高溫或低溫下的要求，我們先來看看相關法規和標準是如何規定的：

1、QC/T743-2006電動汽車用鋰離子電池。這是之前執行的舊電池標準，與高溫和低溫相關的要求主要針對單體電池：

C/3在-20±2℃下的放電容量不得低于額定值的70%。

55±2℃時C/3放電容量不小于額定值的95%。

100%SOC在55±2℃儲存7天后，電荷保持率不低于額定值的80%，容量恢復不低于額定值的90%。

2、GB/T31486-2015電動汽車用動力電池電氣性能要求和試驗要求。這是最新的國家標準對單體電池和模塊的要求，其中對電池模塊的高低溫性能要求是：

-20±2℃下的1C放電容量不低于初始容量的70%。

55±2℃下1C放電容量不低于初始容量的90%。

在55±2℃下以100%SOC儲存7天后，其電荷保持率不低于初始容量的85%，容量恢復應不低于初始容量的90%。

3、GB/T31467.1/2-2015電動汽車用鋰離子電池及系統第1/2部分：高功率/高能量應用的試驗程序。該標準系列是關于電池組/系統的要求。它只提供測試方法，不提供具體要求。與高溫和低溫相關的要求是：

容量和能量測試(這是1C的連續放電)的最高和最低溫度為：40℃和-20℃

電源和內阻測試(短時大電流放電)的最高和最低溫度分別為：40℃和-20℃?？蛰d容量損失試驗，最高溫度為40℃

貯存時的容量損失試驗，最高溫度為45℃

高低溫啟動功率試驗，最高和最低溫度分別為：40℃和-20℃

能效測試，最高和最低溫度分別為：40℃和-20℃

通過取最大值和最小值，可以看出當前的溫度標準要求是：

電池組電池和模塊：-20~55℃

電池組/電池系統：-20~45℃

對比《促進汽車動力電池產業發展行動方案》的目標，我們可以看到：

1.電池單元/模塊

高溫目標與單體/模塊的當前高溫一致。

低溫目標比現行標準低10℃，達到-30℃

2.電池組/系統

高溫目標比當前電池組/系統溫度高10℃，達到55℃

低溫目標比現行標準低10℃，達到-30℃

圖1是鋰離子電池在不同低溫下的放電容量曲線示意圖(這里用來表示總的變化趨勢)。與室溫20℃相比，-20℃低溫容量有明顯衰減，-30℃容量損失更多，-40℃容量不足一半。