在冬季低溫下，電池充電或放電都受到顯著影響，這會導(dǎo)致電池容量迅速下降并帶來嚴(yán)重的安全隱患。在極低溫度下長時間放置電池，也會對電池造成不可逆的損害，降低其容量：

鋰離子電池的正極材料通常為三元、磷酸鐵鋰和鈷酸鋰，負(fù)極材料則為石墨。如圖1所示，當(dāng)電池充電時，鋰離子從正極晶格中穿過電解液隔膜，嵌入負(fù)極的石墨層間。而放電時，鋰離子則從石墨負(fù)極層間出來，返回到正極晶格中。

在低溫條件下，分子的運(yùn)動能力減弱，導(dǎo)致反應(yīng)速度和物質(zhì)傳輸過程變慢。因此，在電池中，鋰離子在石墨層間和正極晶格中的傳輸變得尤為緩慢。這樣會導(dǎo)致大量鋰堆積在電極與電解液界面。在充電時，如果鋰離子無法進(jìn)入石墨層，就會在負(fù)極表面得到電子并轉(zhuǎn)化為金屬鋰，形成鋰枝晶。放電時，鋰離子也會在正極表面堆積，導(dǎo)致正極破裂。

充電時，鋰離子通常會有序地進(jìn)入石墨層間，發(fā)生插層反應(yīng)。但在低溫充電時，鋰離子無法進(jìn)入石墨層，會在負(fù)極表面得到電子并轉(zhuǎn)化為金屬鋰，形成轉(zhuǎn)換反應(yīng)，形成鋰枝晶。初中化學(xué)告訴我們，金屬鋰非?；顫?，會迅速與電解液反應(yīng)，生成的物質(zhì)是不可逆的，導(dǎo)致電池容量損失。此外，金屬鋰的持續(xù)生長可能導(dǎo)致隔膜被刺破，進(jìn)而引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。在低溫放電時，鋰離子會在正極表面堆積，導(dǎo)致正極破裂，進(jìn)而造成電池容量損失。

最近的研究發(fā)現(xiàn)，電池在低溫下放置48小時后，容量損失在小倍率充放電時為3.2%，而在大倍率充放電時則達(dá)到6%。低溫放置導(dǎo)致電池容量損失的原因包括：

1）低溫加劇了正極的破裂；

2）低溫可能導(dǎo)致正極顆粒與粘結(jié)劑脫離，喪失電化學(xué)活性。

為了應(yīng)對這一問題，電動汽車和儲能電站通常會采用電池加熱策略。電動汽車中通常使用加熱片和整體保溫措施，而儲能電站則使用空調(diào)或熱泵加熱。然而，這些方法仍然存在一些缺點，導(dǎo)致北方冬天電動汽車出現(xiàn)里程跳水現(xiàn)象。