锂电池在高温和低温环境下的性能

四部委发布的《促进汽车动力电池产业发展行动方案》通知对锂离子动力电池的使用环境也有“使用环境-30℃至55℃的温度目标”。这里提出了动力电池的温度要求：电池可以在低温-30℃和高温-55℃下使用，但没有明确说明是电池单元、模块还是电池组/系统，也没有明确说明电池在这个温度范围内如何使用(或者没有提出在这个温度范围内的性能要求)，特别是低温-30℃的要求(比如在这个温度下的容量要求和功率要求)。

低温可充电电池

三元和磷酸亚铁锂体系

-20低温充电0.5C，充放电循环300周以上；

-40低温充电0.2C，充放电循环300周以上。

低温放电电池

三元和磷酸亚铁锂体系

-40℃ 5C高倍率连续放电，容量保持率80%以上；

-50℃低温放电，容量保持率在75%以上。

关于动力电池在高温或低温下的要求，我们先来看看相关法规和标准是如何规定的：

1、QC/T743-2006电动汽车用锂离子电池。这是之前执行的旧电池标准，与高温和低温相关的要求主要针对单体电池：

C/3在-20±2℃下的放电容量不得低于额定值的70%。

55±2℃时C/3放电容量不小于额定值的95%。

100%SOC在55±2℃储存7天后，电荷保持率不低于额定值的80%，容量恢复不低于额定值的90%。

2、GB/T31486-2015电动汽车用动力电池电气性能要求和试验要求。这是最新的国家标准对单体电池和模块的要求，其中对电池模块的高低温性能要求是：

-20±2℃下的1C放电容量不低于初始容量的70%。

55±2℃下1C放电容量不低于初始容量的90%。

在55±2℃下以100%SOC储存7天后，其电荷保持率不低于初始容量的85%，容量恢复应不低于初始容量的90%。

3、GB/T31467.1/2-2015电动汽车用锂离子电池及系统第1/2部分：高功率/高能量应用的试验程序。该标准系列是关于电池组/系统的要求。它只提供测试方法，不提供具体要求。与高温和低温相关的要求是：

容量和能量测试(这是1C的连续放电)的最高和最低温度为：40℃和-20℃

电源和内阻测试(短时大电流放电)的最高和最低温度分别为：40℃和-20℃。空载容量损失试验，最高温度为40℃

贮存时的容量损失试验，最高温度为45℃

高低温启动功率试验，最高和最低温度分别为：40℃和-20℃

能效测试，最高和最低温度分别为：40℃和-20℃

通过取最大值和最小值，可以看出当前的温度标准要求是：

电池组电池和模块：-20~55℃

电池组/电池系统：-20~45℃

对比《促进汽车动力电池产业发展行动方案》的目标，我们可以看到：

1.电池单元/模块

高温目标与单体/模块的当前高温一致。

低温目标比现行标准低10℃，达到-30℃

2.电池组/系统

高温目标比当前电池组/系统温度高10℃，达到55℃

低温目标比现行标准低10℃，达到-30℃

图1是锂离子电池在不同低温下的放电容量曲线示意图(这里用来表示总的变化趋势)。与室温20℃相比，-20℃低温容量有明显衰减，-30℃容量损失更多，-40℃容量不足一半。