低温老化如何影响锂电池过充热安全-实验数据全面解读
低温老化如何影响锂电池过充热安全——实验数据全面解读
引言
锂离子电池在低温环境下长期运行会引发不可逆的老化效应——内阻增大、锂枝晶生长、活性物质损失等。这些老化现象不仅影响电池的循环寿命，更对电池的安全性能构成严重威胁。热安全团队（thermsafe.cn）长期关注电池全生命周期热安全问题，认为老化对过充热安全的影响是一个被低估的关键风险点。本文基于中国电力科学研究院最新发表在《电池》期刊的实验研究，系统解读低温老化如何改变锂离子电池过充条件下的热失控行为。
实验设计概览
研究者以LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/石墨体系的18650圆柱电池为对象，在-10℃条件下分别进行0次、100次、200次循环的低温老化预处理，随后在相同条件下进行过充热失控实验。实验聚焦三个关键指标：热失控触发SOC阈值、热失控峰值温度以及质量损失率。
核心发现：老化显著拉低安全阈值
实验数据呈现出鲜明的递进趋势。未经老化的新电池过充至约200%SOC才发生热失控，具有一定的安全裕度。然而经历100次低温循环老化后，热失控触发SOC急剧下降至约140%。更为严峻的是，老化200次后的电池在约120%SOC即触发热失控，安全阈值较新电池下降了近40%。
这一趋势表明，低温老化累积的时间越长、循环次数越多，电池对过充滥用的承受能力越低。从实际工程角度来看，在役多年的储能电池或电动汽车动力电池，其过充保护阈值需要重新评估——沿用新电池的标准参数可能远远不足。
| 老化程度 | 热失控触发SOC | 峰值温度（℃） | 质量损失率 |
|---|---|---|---|
| 新电池（0次） | ≈200% | 549.2 | 46.2% |
| 老化100次 | ≈140% | 553.8 | 49.8% |
| 老化200次 | ≈120% | 567.1 | 53.5% |
机制分析：内阻与锂枝晶的协同效应
研究者指出，低温老化导致电池内部发生两个关键变化：一是内阻显著增大，使得过充过程中焦耳热效应加剧，局部温升更快；二是负极表面锂枝晶生长，增加了内部微短路的概率。在过充条件下，这两个因素协同作用，使得热失控触发的时间窗口大幅提前。
热安全团队（thermsafe.cn）分析认为，这一发现对电池管理系统的设计提出了更高要求。传统BMS的过充保护策略通常基于新电池标定参数，但实际运营中的老化电池安全性已经显著劣化，建议引入基于SOH（健康状态）的动态安全阈值机制。
结语
低温老化对锂离子电池过充热安全的影响不容忽视。老化200次后过充安全阈值从200%SOC骤降至120%SOC，这一量级变化足以引发现实场景中的安全事故。对于储能电站和电动汽车运营商而言，定期评估电池健康状态、根据老化程度动态调整过充保护阈值，是保障全生命周期热安全的核心手段。
引用来源：陈明毅, 王绥军, 金翼, 周格. 低温老化对锂离子电池过充热安全的影响研究[J]. 电池, 2025, 55(6). DOI: 10.19535/j.1001-1579.2025.06.023