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動(dòng)力電池（如用于電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)等的鋰電池）在極端高溫和低溫條件下的充電性能都會(huì)受到顯著影響。鋰電池的性能與充電過程中的化學(xué)反應(yīng)、內(nèi)阻以及熱管理密切相關(guān)，因此在極端溫度下，充電過程可能會(huì)遭遇一系列挑戰(zhàn)。以下是極端溫度下的充電性能變化及影響：
1. 低溫下充電性能
低溫充電的挑戰(zhàn)：
電池內(nèi)阻增大：當(dāng)溫度降至0°C以下時(shí)，鋰電池的內(nèi)阻顯著增大。這是因?yàn)殡娊庖旱碾x子遷移速率下降，導(dǎo)致充電時(shí)電池內(nèi)部的電流受阻。內(nèi)阻增加不僅影響充電效率，還可能導(dǎo)致電池產(chǎn)生更多的熱量。
充電效率降低：低溫環(huán)境下，電池的化學(xué)反應(yīng)速率減慢，充電過程中的能量轉(zhuǎn)換效率降低。充電時(shí)間將延長(zhǎng)，且電池的容量無法充分被利用。
金屬鋰析出風(fēng)險(xiǎn)：當(dāng)電池溫度過低時(shí)，充電時(shí)的鋰離子可能無法均勻地嵌入負(fù)極材料中，導(dǎo)致金屬鋰析出，形成鋰枝晶。鋰枝晶不僅會(huì)降低電池的容量，還可能穿透隔膜引發(fā)短路，甚至引發(fā)火災(zāi)或爆炸等安全問題。
BMS的保護(hù)措施：
停止充電：當(dāng)電池溫度過低時(shí)（通常低于0°C），BMS會(huì)自動(dòng)停止充電，以防止鋰枝晶的析出及電池?fù)p害。
加熱系統(tǒng)啟動(dòng)：一些高級(jí)電池系統(tǒng)配備有加熱裝置或加熱膜，在低溫下啟動(dòng)加熱功能，將電池溫度升高到合適的充電溫度范圍（通常為0°C以上），再恢復(fù)充電。
2. 高溫下充電性能
高溫充電的挑戰(zhàn)：
電池過熱：在高溫環(huán)境下，尤其是溫度超過30°C時(shí)，充電過程中電池的溫度容易上升，可能會(huì)導(dǎo)致電池的熱失控。鋰電池在過熱時(shí)，內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)加劇，可能導(dǎo)致電池膨脹、泄漏，甚至引發(fā)火災(zāi)或爆炸。
電解液揮發(fā)與分解：高溫會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部電解液的揮發(fā)和分解，降低電池的循環(huán)壽命，并加速電池容量的衰退。
電池老化加速：長(zhǎng)期在高溫下充電會(huì)使電池材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致電池容量下降和內(nèi)部阻抗增大，電池的壽命大幅縮短。
BMS的保護(hù)措施：
溫度監(jiān)測(cè)和限制充電功率：BMS會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控電池的溫度，并通過限制充電功率來防止電池過熱。如果電池溫度達(dá)到設(shè)定的高溫閾值（通常為40°C至45°C），BMS會(huì)減小充電功率，降低充電速率，以減少熱量生成，避免電池過熱。
停止充電：當(dāng)電池溫度達(dá)到臨界值時(shí)（通常在45°C以上），BMS會(huì)強(qiáng)制停止充電以防止電池因過熱而發(fā)生安全問題。
3. 溫度對(duì)充電過程的綜合影響
低溫下無法充分充電：即使在低溫條件下能開始充電，電池的充電效率也會(huì)大幅下降，無法快速充電，且可能充不滿。部分電池管理系統(tǒng)（BMS）會(huì)設(shè)置溫度傳感器，檢測(cè)溫度是否適合充電，并可能在低溫環(huán)境下限制充電。
高溫下充電速度較快但有風(fēng)險(xiǎn)：在高溫環(huán)境下，充電可能相對(duì)較快，但這會(huì)增加電池過熱的風(fēng)險(xiǎn)，并導(dǎo)致電池壽命下降。因此，在高溫環(huán)境中，雖然充電速率可能會(huì)增大，但這種快速充電并不利于電池的長(zhǎng)期健康。
4. 理想的充電溫度范圍
為了保證電池的充電性能和延長(zhǎng)其使用壽命，理想的充電溫度通常應(yīng)維持在0°C到45°C之間。這個(gè)溫度范圍內(nèi)，鋰電池的充電效率較高，且不會(huì)引發(fā)過多的安全風(fēng)險(xiǎn)。
在0°C以下，充電效率顯著下降，且有鋰枝晶析出、內(nèi)阻增大等風(fēng)險(xiǎn)。
在45°C以上，充電會(huì)引發(fā)過熱風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致電池老化加速，甚至發(fā)生熱失控。
5. 如何應(yīng)對(duì)極端溫度對(duì)充電的影響
加熱系統(tǒng)：一些高端電動(dòng)汽車、電動(dòng)工具和儲(chǔ)能設(shè)備配備了電池加熱系統(tǒng)，可以在低溫環(huán)境下自動(dòng)加熱電池，確保電池處于安全的充電溫度范圍。
主動(dòng)冷卻系統(tǒng)：在高溫環(huán)境下，電池可能配備有主動(dòng)冷卻系統(tǒng)，通過液冷或風(fēng)冷技術(shù)，幫助電池降溫，確保充電過程的安全和效率。
總結(jié)
低溫環(huán)境下，鋰電池充電性能顯著降低，電池充電效率變差，內(nèi)阻增加，且有金屬鋰析出的風(fēng)險(xiǎn)。BMS通常會(huì)限制充電并可能啟動(dòng)加熱系統(tǒng)。
高溫環(huán)境下，鋰電池充電速度加快，但過熱會(huì)導(dǎo)致電池安全問題、老化加速和損壞。BMS通常會(huì)限制充電功率，必要時(shí)會(huì)停止充電。
因此，理想的充電溫度范圍應(yīng)維持在0°C至45°C之間，過低或過高的溫度都可能影響充電性能及電池壽命。
