锂离子电池的工作温度范围在-50~+125℃之间，是目前最常用的能量来源。虽然锂电池广泛应用于电动汽车、储能和工业自动化设备中，但其在低温下表现出一些问题。其中，低温电解液的蒸发稳定性和离子传输效率是目前主要研究的目标，而当前该问题严重制约了锂离子电池的应用。因此，寻找能有效解决上述问题的电解液材料是开发成功锂电材料的关键一步。相关研究表明：高能量密度、高比容量以及低工作温度有利于提高锂离子电池充电性能和循环寿命。

1材料组成

对于低温锂电电解液，首先需要降低电解液的组分浓度以获得足够的电荷传输能力。研究表明，高浓度电解液对锂离子(Li+)的嵌入性能和电荷传输性能都有显著影响，因此可以采用低浓度电解液作为锂电材料的载体。由于LiMnO2基电池具有极高的循环稳定性和比容量高、比表面积大、放电倍率性能好等优点,LiMnO2一直被视为低温条件下理想的锂离子电池正极材料。但是在不同制备工艺条件下其所需添加剂的配比也会不同。此外，在低温条件下所使用的基底体种类也会影响电化学性能。本文中所使用的电解液材料均为溶剂型材料；所采用的添加剂也需具有高低温性能(-40℃以下）、较好的稳定性、较低的水蒸气密度和可膨胀性等特点。

2性能指标

低温下，锂离子电池的主要性能指标如表1所示。其中，充电时，锂离子电池最大放电电压为4.8 V,比容量为1000 mAh/g;在温度低于-40℃时，锂离子电池的最大放电电压为-46.5 V,比容量为155 mAh/g;充电后两次放电之间的剩余容量为576 mAh/g。充电时在-50℃下充电性能优于-40℃下充电性能，当温度低于-125℃时该性能有所下降，在-50℃下充电性能低于-50℃时充电性能有所提高。从图1中可以看出，在低温条件下电解液对锂离子的吸附能力下降，而在此背景下电解液中的LiFe2O3和LiFe3O4均对锂离子具有良好的吸附能力，并且它们都具备了较高电池能量密度。由此可见，低温下锂离子电池更容易存储和运输固体电解质和电解液物质。

3测试结果讨论

研究结果表明：当锂离子电池的工作温度低于10℃时，电解液中的水分会导致容量下降。因此，需要通过添加一些电解液来提高液滴扩散速率和冷却速率以减少水分渗透率。同时还需注意，低温电解液中含有高浓度的 Li+和 Li++离子浓度比在100倍以上，因此如果不添加少量的溶剂或添加剂会导致锂滴扩散速率降低，进而影响电池内阻。因此在开发低温电池时应将 Li+和 Li+盐浓度增加一倍以提高离子传输效率。

4总结

低温条件下，低温电解液具有优良的蒸发稳定性和离子传输效率。因此，寻找更优电解质来提高锂电材料在低温下的能量密度和比容量是未来研究的主要目标。研究表明，水溶液的蒸发稳定性更好、离子传输效率更高，在一定程度上可以降低电池的倍率充放电倍率循环寿命。因此，应针对不同工况对锂离子电池工作温度、极片结构和电化学性能等进行研究。本文首先介绍了研究中涉及到的各类常用低工作温度电解水的基础知识以及所使用工艺，其次详细分析了低工作温度电解液在低温下的电化学性能及机理，最后对所使用的超低工作温度电解液进行了分析表明：电解液的蒸发稳定性是目前研究重点，通过对超低工作温度电解液热稳定性进行研究可知：当锂盐达到临界值时会导致离子从负极转移到阳极从而降低了锂离子电池能量密度；当电解液处于临界值时反应会导致离子从负极转移到阳极从而降低了锂离子电池的能量密度；而在超低温条件下，低工作温度会导致活性物质挥发降低对电池容量的影响。因此，寻找一种低工作温度电解液已成为当前电池研究领域中一个主要难题。