Употреба литијум-јонских батерија је ограничена у окружењима са ниским температурама, јер ће њихов капацитет пражњења значајно опасти и не могу се пунити на ниским температурама. Током пуњења на ниским температурама, уметање литијум јона на графитну електроду батерије и реакција литијумског превлачења коегзистирају и такмиче се једни са другима. У условима ниске температуре, дифузија литијум јона у графиту је инхибирана, а проводљивост електролита се смањује, што доводи до смањења брзине убацивања. На површини графита, вероватније је да ће доћи до реакције литијумског превлачења.
Истраживања су показала да ће батерија капацитета 3500 мАх, ако ради у окружењу од -10 степена, после мање од 100 циклуса пуњења и пражњења, доживети нагли пад капацитета батерије на 500 мАх, и у суштини ће бити расходована. Односно, у радном окружењу од -10 степена, ако се електрично возило пуни и празни једном дневно, батерија ће морати да се одложи и замени новом после три месеца.
Разлози који утичу на нискотемпературне перформансе литијум гвожђе фосфатних батерија:
1. Структура позитивне електроде
Тродимензионална структура материјала позитивне електроде ограничава брзину дифузије литијум-гвожђе-фосфатних батерија, посебно на ниским температурама. Различити материјали позитивних електрода имају различите тродимензионалне структуре. Тренутно, важни материјали позитивних електрода који се користе у литијум-јонским батеријама за електрична возила су литијум гвожђе фосфат, никл кобалт манган тернарни материјали и литијум манган оксид. Капацитет пражњења литијум-гвожђе-фосфатних батерија може да достигне само 67,38% капацитета собне температуре на -20 степени, док никл-кобалт-манган тернарне батерије могу достићи 70,1%.
2. Растварач високе тачке топљења
Због присуства растварача високе тачке топљења у мешаном растварачу електролита, вискозност електролита литијум-јонске батерије се повећава на ниским температурама. Када је температура прениска, долази до очвршћавања електролита, што доводи до смањења брзине преноса литијум јона у електролиту.
3. Брзина дифузије литијум јона
Брзина дифузије литијум јона у графитним негативним електродама опада у условима ниске температуре. Повећање импедансе преноса пуњења литијум-јонских батерија у окружењима са ниским температурама доводи до смањења брзине дифузије литијум јона у графитној негативној електроди, што је важан разлог који утиче на нискотемпературне перформансе литијум гвожђе фосфатних батерија.
4. СЕИ мембрана
У окружењима са ниским температурама, СЕИ филм на негативној електроди литијум гвожђе фосфатних батерија се згушњава, а импеданса СЕИ филма се повећава, што доводи до смањења брзине проводљивости литијум јона у СЕИ филму. На крају крајева, поларизација настала током пуњења и пражњења у окружењима са ниским температурама смањује ефикасност пуњења и пражњења.
5. Производно окружење
Као високотехнолошки производ са бројним хемијским сировинама и сложеним процесима, литијум-гвожђе-фосфатне батерије имају високе захтеве за температуру, влажност, прашину и друге факторе у свом производном окружењу. Ако се не контролише правилно, квалитет батерије ће варирати.
Резиме: Тренутно више фактора утиче на перформансе литијум гвожђе фосфатних батерија на ниским температурама, као што су структура позитивне електроде, брзина миграције литијум јона у различитим деловима батерије, дебљина и хемијски састав СЕИ филма, и избор литијумових соли и растварача у електролиту. Перформансе на ниским температурама ограничавају примену литијум-јонских батерија у области електричних возила, специјалних поља и екстремних окружења. Развој литијум-јонских батерија са одличним перформансама на ниским температурама је хитна потражња на тржишту.
