锂离子电池的工作环境非常恶劣，低温条件下锂离子电池的能量密度会大大降低，严重影响了锂离子电池市场的发展。低温条件下充放电速率低、电池内阻大、能量密度低、循环寿命短等等都会降低锂离子电池的使用寿命。低温条件下，电压下降和电池内阻增大都会影响电池的性能。因此，为了提高电池工作能力，研究低温条件下电池工作特性是十分必要的。此外，电池制造商还可以通过采用低温技术提高锂离子电池的性能来延长电池寿命。  

       低温条件对锂离子电池性能的影响

        锂离子电池在充放电过程中受环境温度和循环次数等因素的影响，会产生不同程度的容量损失。由于材料选择、充放电过程、电极材料的质量、电极材料与电解液之间的界面反应）、温度环境等因素对锂离子电池的容量、充电速率、循环寿命、充放电速率、稳定性等产生显著的影响，因此开发高低温性能好的锂离子电池是非常重要的。目前一些生产企业已经研发出高低温条件下的离子通道导电性检测方法。该方法通过实时检测电解液成分及含量来实现对电池负极材料及电解液的直接探测。研究表明，当锂离子电池处于高低温环境时，离子通道导电性会下降，从而使锂离子电池的充放电效率降低，锂离子电池的能量密度也会下降。通过对电池容量密度等因素进行控制，就可以有效降低锂离子电池在低温度条件下的充放电速率及电池内阻大小，从而提高锂离子电池的充放电效率和循环寿命等性能。


        低温充放电的主要方式有：低温恒流充放电、低温-20℃-50℃充放电、低温-40℃-120℃循环充放电、高温放电等工艺。低温循环充放电的工艺一般包括：高温充电、高温快充、低温放电。低温快充通常指放电的初始时间很短（一般为2-4 min)。通常采用该工艺来提高锂离子电池的充电速率和容量。低温快充还可用于开发新型锂枝晶生长工艺、提高锂枝晶生长的均匀性（如：加入金属氧化物、石墨等）等等。低温快充一般采用直流快充工艺和直流快充结合技术实现，例如：使用液氮代替氮气；在低温条件下应用锂离子电池正负极材料，使其在更低温度下工作；可以将正负极材料分别制成纳米锂负极；可以采用低温-60℃-70℃来降低锂离子电池充电过程中的负极电压等等，都可以提高锂离子电池的低温充放电性能。此外，还可以采用高温放电技术提高锂离子电池充电速率，低温条件下采用低温放电充电原理可使电池更快充满电；还有部分低温充放电电池在工作环境温度为-20℃时充放电速率达到最大值(20℃);锂离子电池在零下10℃充电速率可以达到最大值(15-20℃）等各种低温技术。


        随着技术的发展和市场的需求，低温电池的应用已经从最初的小容量电池逐渐发展为大容量电池，但从目前来看，大容量电池对于低温环境下电池的研究还非常不够。目前对于大容量电池的研究还很不够，人们对电池的使用寿命仍然存在着很大的怀疑，即使在大容量电池已经开始商业化的情况下，也存在着巨大漏洞。所以为了提高锂离子电池的能量密度，需要对大容量电池进行研究。未来的发展方向主要有以下几个方面：一是研究低温条件下电池循环性能，通过改善材料状态来提高电池工作能力；二是通过开发低成本电池以获得低温能力，例如使用液氮技术或者电解液、隔膜技术；三是提高锂离子电池循环性能以获得更长寿命的电池；四是研究低温条件下电池的工作机理如容量损失以及充放电性能等，进一步提高低温电池的性能。