Khi pin lithium-ion ở trạng thái nhiệt độ thấp, dung lượng khả dụng của nó sẽ giảm và khả năng sạc và xả bị hạn chế. Nếu nguồn điện không bị hạn chế, nó sẽ gây ra sự phát triển của các ion lithium bên trong pin, dẫn đến sự suy giảm dung lượng pin không thể khắc phục và sẽ gây ra mối nguy hiểm về an toàn cho việc sử dụng pin. Nhiệt độ môi trường càng thấp, hoạt động của hoạt chất trong pin càng thấp, điện trở trong và độ nhớt của chất điện phân càng cao thì quá trình khuếch tán ion càng khó khăn và sự khuếch tán của các ion lithium trong điện cực ở nhiệt độ thấp càng chậm , khó nhúng và dễ thoát ra nên dung lượng giảm nhanh, do đó, việc sử dụng nhiệt độ thấp sẽ ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ của pin.

Tôi tin rằng tất cả chúng ta đều có cảm giác giống nhau, thời gian sử dụng pin lithium vào mùa đông ngắn hơn mùa hè. Có thể thấy rằng hiệu suất của pin lithium bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường. Trong số tất cả các yếu tố môi trường, nhiệt độ có tác động lớn nhất đến hiệu suất sạc và xả của pin lithium. Nói chung, những người trong ngành pin lithium đều biết rằng trạng thái sạc và xả của pin lithium ổn định, sự thay đổi nhiệt độ có ảnh hưởng lớn, việc sạc và xả pin lithium trong môi trường nhiệt độ cao và thấp cũng như khả năng duy trì công suất tỷ lệ pin lithium đã giảm.
Cần giải thích cho bạn biết rằng dung lượng của pin lithium-ion ở nhiệt độ thấp không hề biến mất mà chỉ không thể giải phóng ở dải điện áp bình thường ( ≥3.0V), nếu điện áp cắt phóng điện có thể tiếp tục kéo dài , thì dung lượng còn lại có thể được giải phóng.
Phản ứng điện hóa ở giao diện điện cực/chất điện phân có liên quan đến nhiệt độ môi trường và giao diện điện cực/điện phân được coi là trái tim của pin. Nếu nhiệt độ giảm thì tốc độ phản ứng của điện cực cũng giảm, giả sử điện áp của pin không đổi và dòng phóng điện giảm thì công suất ra của pin cũng sẽ giảm.
Hình 1 là sơ đồ đường cong công suất phóng điện của pin lithium-ion ở các nhiệt độ thấp khác nhau (ở đây nó được sử dụng để thể hiện xu hướng chung). So với nhiệt độ phòng 20oC, sự suy giảm công suất ở nhiệt độ thấp -20oC đã rõ ràng hơn, đến -30oC là mất công suất nhiều hơn và công suất ở -40oC thậm chí còn chưa bằng một nửa.

Dưới đây là những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất ở nhiệt độ thấp. Bằng cách so sánh mối quan hệ giữa công suất và độ dẫn điện của chất điện phân (Hình 2), có thể thấy rằng nhiệt độ càng thấp thì độ dẫn điện của chất điện phân pin càng thấp. Khi độ dẫn điện giảm thì khả năng dẫn các ion hoạt động của dung dịch giảm, thể hiện ở việc tăng điện trở phản ứng bên trong của pin (điện trở này biểu hiện ở trở kháng điện hóa), dẫn đến khả năng phóng điện giảm , tức là giảm công suất. Hơn nữa, bằng cách đo trở kháng của từng bộ phận của pin (dương, âm, điện phân), bạn có thể thấy mức độ ảnh hưởng của từng bộ phận đến trở kháng của pin (Hình 3). Khi nhiệt độ <-10 ° C trở lên, trở kháng giao diện của điện cực dương và điện cực âm (than chì làm ví dụ trong hình) tăng nhanh, trong khi trở kháng của chất điện phân tăng nhanh sau khoảng -20 ° C, và kết quả tổng hợp của các trở kháng này cho thấy trở kháng của pin tăng nhanh ở mức <-10°C hoặc hơn (được biểu thị bằng tế bào Li-ion trong hình).

QUẢ SUNG. 2 Mối liên hệ giữa dung lượng pin và độ dẫn điện ở các nhiệt độ khác nhau

So với xả ở nhiệt độ thấp, hiệu suất sạc ở nhiệt độ thấp của pin lithium-ion kém đạt yêu cầu hơn, sạc ở nhiệt độ thấp dưới 0 sẽ làm tăng áp suất bên trong của pin và có thể mở van an toàn, trước hết, sạc ở nhiệt độ thấp sẽ nhanh chóng đạt đến giai đoạn điện áp không đổi và sẽ giảm khả năng sạc ở một mức độ nhất định, đồng thời tăng thời gian sạc, không chỉ vậy, pin lithium-ion khi sạc ở nhiệt độ thấp, các ion Lithium có thể không nhúng được vào than chì điện cực âm, để kết tủa trên bề mặt âm tạo thành đuôi gai kim loại lithium, phản ứng này sẽ tiêu thụ pin có thể được sạc và xả nhiều lần các ion lithium, và làm giảm đáng kể dung lượng pin, đuôi gai kim loại lithium kết tủa cũng có thể làm thủng màng ngăn, do đó ảnh hưởng đến hiệu quả an toàn.
Khả năng xả ở nhiệt độ thấp của pin lithium-ion sẽ giảm, nhưng nó có thể được phục hồi sau khi sạc và xả ở nhiệt độ bình thường, đây là tình trạng mất dung lượng có thể đảo ngược. Tuy nhiên, việc sạc ở nhiệt độ thấp sẽ gây ra hiện tượng phân tích lithium, dẫn đến mất công suất vĩnh viễn. Do tác hại lớn hơn của việc sạc lithium ở nhiệt độ thấp, việc sạc pin lithium-ion ở nhiệt độ thấp được kiểm soát chặt chẽ hơn so với việc xả ở nhiệt độ thấp.
Khi sạc vào mùa đông, nhiệt độ ngoài trời thấp, khi môi trường dưới 0°C, tốc độ sạc pin giảm, thậm chí có thể không sạc được, đây là hiện tượng bình thường, vui lòng sạc pin ở nhiệt độ môi trường thích hợp để đảm bảo hiệu quả sạc.