天气渐寒，不仅人体需要添衣保温，动力电池也需要一定的技术来加热保温了。电池是电动汽车的动力来源，也是电动汽车最核心的部件，电池的性能直接关系到电动汽车最关键的数据。

对于电池，我们关注的焦点常常是容量和能量密度，这些数据通常能够直观地反映续航里程的长短。但是我们要注意到的是，大多数电池是电化学的产物，既然与化学相关，那么它的性能就跟温度有着莫大的关系，今天小编给大家分析一下低温环境对于动力电池性能的影响。

低温对锂离子电池的影响

对于相同倍率下的放电，当外界温度越低时，锂离子电池的放电电压就会越低。如下图所示：

从图中可以看出，当温度降低时，电池放电电压也大幅降低，这样电池在低温放电时就会更快的到达放电截止电压，从而造成低温放电容量明显低于常温容量。需要向大家说明的是，锂离子电池低温下的容量并非消失了，而只是无法在正常电压范围（≥3.0V）内全部放出而已，如果可以将放电截止电压继续下延，那就可以将剩余的容量放出。但问题是过低的电压已经无法保持用电设备的正常使用，因此过低的下限电压（＜2.5V）一般没有太多的讨论意义。

相对于低温放电，锂离子电池低温充电的表现则更加不尽如人意，首先，低温下的充电会快速达到恒压阶段、并会一定程度上降低充电容量、同时增加充电时间，如下图所示：

不仅如此，锂离子电池在低温充电时，锂离子可能来不及嵌入石墨负极当中，从而析出在负极表面形成金属锂枝晶，这一反应会消耗电池中的可以反复充放电的锂离子、并大幅降低电池容量，析出的金属锂枝晶也可能会刺穿隔膜，从而影响安全性能。低温充电后锂离子电池负极表面析锂的图片如下：

锂离子电池低温放电容量会降低，但是经过常温充放电后可以恢复，是可逆的容量损失；但是低温充电会造成析锂，是永久性的容量损失。

由于低温充电析锂的危害更大，因此锂离子电池的低温充电要比低温放电管控的更严。目前很多电池厂都会用“阶梯充电”的方式描述锂离子电池的充电条件，下面是一个类似的例子：

由于锂离子电池在低温放电时的电压平台更低，因此会造成低温下放电容量的明显降低，但是这种损失会随着常温充放电的进行而自动弥补，属于可逆的损失。但是对于低温充电而言，温度过低或者倍率过大都会造成电芯不可逆的形成锂枝晶和不可逆的容量损失，并影响电池的安全性能。

低温环境加热系统方案

一般而言，加热系统是为了满足在低温环境下能够使电池能正常充电。加热系统主要由加热元件和电路组成，其中加热元件是最重要的部分。常见的加热元件有可变电阻加热元件和恒定电阻加热元件，前者通常称为PTC（Positive Temperature Coefficient），后者则是通常由金属加热丝组成的加热膜，譬如硅胶加热膜、挠性电加热膜等。由于汽车地域适用性较为广泛，在寒冷地区要使电动汽车能正常使用，必须对电池加入额外的加热系统以满足要求。

PTC由于使用安全、热转换效率高、升温迅速、无明火、自动恒温等特点而被广泛使用。其中陶瓷PTC元件较为常用，其成本较低，对于目前价格较高的动力电池来说，是一个有利的因素。陶瓷PTC元件通常不能直接用于加热，而需要设计金属外壳体，陶瓷PTC通过加热外壳体而将热量传导给其他结构。

然而，使用陶瓷PTC作为加热元件的缺点也很明显。首先，包含PTC的加热件体积较大，会占据电池系统内部较大的空间。其次，PTC的外壳是金属件，会存在绝缘理由。除了常规的陶瓷PTC这类相对硬度较高的材质，还存在一类柔性PTC。柔性PTC是指其PTC的组织结构柔软、重量轻、厚度小（通常可做到0.5mm以下），它可以根据需要作成任何形状。这类PTC广泛的用于汽车坐垫加热，目前也正逐步在电池加热中使用。但是，这类PTC加热器的成本会相对较高。

（PTC加热器）

绝缘挠性电加热膜是另一种加热器，它可以根据工件的任意形状弯曲，确保与工件紧密接触，保证最大的热能传递，并且其厚度可以达到0.25mm左右。硅胶加热器是传统金属加热器无以伦比的具有柔软性的薄形面发热体。它在玻璃纤维布上下二片中夹入硅胶后适压而成的二片薄片构成，具有良好的传热性（标准1.5mm）。由于柔性，它可以与被加热物体完全密切接触。这两种加热器都属于恒定电阻加热器，其安全性要比PTC差些。

（绝缘挠性电加热膜）

（动力电池加热系统产品参数）