寒冷天氣下如何保證鋰電池正常運作？

2025年10月11日

眾所周知，在寒冷的冬季，電池內部的化學反應會減慢，電解質的性能也會改變。這會影響電池的放電和儲能能力。但是，為什麼鋰電池在冬季會表現下降？我們又該如何保證鋰電池在寒冷天氣下有效運作呢？

為什麼鋰電池會受到低溫的影響？

鋰離子電池的性能在低溫下會顯著下降，因為寒冷的天氣會減慢電化學反應速率，阻礙鋰離子的移動。當溫度降至15°C以下時，電解液黏度會急劇增加。

這種變化的發生是因為電解質中鋰離子的電導率降低——低溫會減慢分子運動，使電解質的電導率降至室溫時的幾分之一。結果，電池的內阻顯著增加——在-20°C時，電池的內阻可能比正常情況下高出三倍以上。

目前，最有效、最直接的解決方案是保持電池溫暖——無論是口袋裡的智慧型手機還是車庫裡的電動車 (EV)。

寒冷天氣下常見的鋰電池問題

在冬季，電動車的續航里程可能會下降高達 55% ，智慧型手機即使電量顯示為 30% 也可能會突然關機。這些問題的根源在於鋰離子電池對溫度的固有敏感度。

電動車續航里程減少

溫度每下降10°C，鋰電池的容量可能會下降10%到20%。低溫下，較厚的電解質會阻礙離子傳輸——就像在高速公路上設置路障一樣——減緩鋰離子的遷移，從而降低可用能量。

更長的充電時間

低溫也會降低充電速度。在0°C時，鋰離子遷移速度降至正常速度的五分之一，SEI（固態電解質界面）電阻增加三倍，迫使電池管理系統（BMS）限制充電電流。

更糟的是，你可能會遇到「充電不完全」的情況——你的裝置顯示100%，但實際可用容量只有80%。這是因為有些鋰離子在低溫下無法嵌入負極結構。

設備關閉或無法啟動

智慧型手機或電動車在-10°C至-20°C的溫度下突然關機，這是電池自我保護的一種形式。當使用高功率功能（例如相機或加熱器）時，電壓可能會急劇下降至截止極限。

在-20°C時，手機可能會自動關機。在-10°C時，雖然手機可以保持開機狀態，但耗電速度比20°C時快1.7倍。電動車由於電池組更大、熱容量更大，可以運行更長時間，但關機通常發生在-25°C以下，並且顯示的電池電量可能仍然不準確。

一旦移至較溫暖的環境，電池通常可以恢復 30% 至 50% 的表觀容量。對於電動車用戶，建議遵循「 20% 規則」：當電池電量低於 20% 時立即充電，以避免電壓突然下降導致車輛無法行駛。

充電不當造成的損壞

在低於0°C的溫度下為鋰電池充電是最危險的錯誤。這會導致金屬鋰沉積，形成針狀結構（樹枝狀晶體），刺穿隔膜，造成內部短路，甚至起火爆炸。

不同的設備提供不同程度的防寒保護。電動車通常配備電池預熱系統，可在充電前將電池溫度升至0°C以上。然而，由於成本原因，電動自行車和智慧型手機缺乏此類系統，因此手動溫度控制必不可少。

冬季正確使用鋰電池的關鍵提示

冬季保護鋰電池需要全方位的策略：溫度控制、正確的充放電以及智慧儲存。妥善處理可減少50%以上的低溫負面影響。事實上，在-10°C的環境下，受保護的鋰電池的使用壽命比未受保護的鋰電池延長2.3倍。

保持最佳溫度

鋰電池的電化學活性在15°C 至 25°C之間達到峰值。請盡量將您的設備保持在此溫度範圍內。

對於電動車，電池管理系統 (BMS) 可以預熱電池。如果在出發前 15 分鐘預熱，電池溫度可以從 -10°C 升至 10°C，初始續航里程可提升高達 23%。對於智慧型手機和可穿戴設備，將其貼身放置有助於保暖——測試表明，在 -5°C 的環境下，放在口袋中的手機比暴露在寒冷環境中的手機續航時間長 1.5 小時。

避免在低溫下充電

溫度低於 0°C 時，請勿為鋰電池充電。如果需要充電，請先讓電池或裝置恢復到室溫。使用具有低溫保護功能的智慧型充電器更安全。

最安全的方法是在充電前預熱電池。例如，一輛從-20°C行駛過來的電動車，應在25°C的車庫中停放至少兩個小時，直到核心溫度達到5°C後再充電。對於智慧型手機等小型設備，運行低功耗應用程式（例如播放音樂）可以逐漸升高溫度，但應避免運行可能導致局部過熱的高負載應用程式。

減少高功率放電

由於電池內阻在低溫下會增加，大電流放電的風險會更高。避免在極低溫度下使用耗電量大的功能（例如遊戲、相機閃光燈或電動車的高速加速），以防止電壓突然下降和關機。

儲存部分充電的電池

寒冷天氣會加速自放電。在-20°C下，鋰電池的月自放電率可達12%，比25°C時高出三倍。將電池儲存在半充電狀態（40-60%）有助於保持電極穩定性。

如果您長時間不使用電池，請將其存放在溫度為10°C 至 25°C 的乾燥環境中，並保持 40% 至 60% 的電量。切勿將電量耗盡的電池存放在極冷環境中或長時間存放。