1、國標要求

有關單體電池和模塊的最新國標要求：GB/T31486-2015 電動汽車用動力蓄電池電性能要求及試驗要求，其中關于電池模塊在高溫和低溫下的性能要求為：

在-202℃下，1C放電容量不低于初始容量70%；

在552℃下，1C放電容量不低于初始容量90%。

100%SOC存儲7天后，荷電保持率不低于初始容量85%，容量恢復應不低于初始容量的90%。

2、溫度對鋰動力鋰電池荷電保持能力的影響

鋰動力鋰電池的自放電

在開路擱置時自放電，發生自放電會降低可輸出電量，使鋰動力鋰電池容量降低。

自放電的出現重要原因：因為電極在電解液中處于熱力學的不穩定狀態，鋰動力鋰電池的兩極均產生氧化還原反應的結果。兩個電極中，負極的自放電是重要的，自放電的發生使得活性物質被消耗掉，從而轉變成不能利用的熱能。

自放電的大小：以自放電率來表示，即按時間內鋰動力鋰電池容量降低的百分數來表示：

Y%，表示自放電率；

C1，表示閥控密封式鉛酸鋰動力鋰電池擱置前的容量；

C2，表示擱置后的容量；

T，擱置時間（以天、周、月、年表示）

自放電速率的大小：自放電速率的大小由動力學的因素決定。重要在于電極材料的本性、電解液的組成和濃度、表面狀態以及雜質含量等，也在于與其擱置的環境（如溫度、濕度）等。

荷電保持能力：高溫條件下儲存，容量損失最大；反之低溫條件下儲存，損失最小。

鋰動力鋰電池的荷電保持能力強，工作溫度范圍寬。自放電受制造工藝，材料，儲存環境的影響，是衡量鋰動力鋰電池性能的重要參數之一。鋰動力鋰電池儲存溫度越低，自放電率也越低。

*應注意：溫度過低、過高都可能造成鋰動力鋰電池損壞甚至導致無法使用。

3、溫度對鋰動力鋰電池壽命的影響

溫度對鋰動力鋰電池壽命的影響符合阿倫尼烏斯方程：溫度升高，反應速度加快，溫度每升高10℃退化速度就新增1倍。

以同一款電芯為例：當剩余容量為90%，溫度為25℃時輸出容量為300kWh；但是在35℃下的輸出容量僅為163kWh。溫度上升10℃，電芯的循環壽命就下降了近50%。可見，溫度對鋰動力鋰電池的循環壽命有很大影響。所以在使用過程中，應防止電池長期在高溫下使用，尤其要防止在高溫條件下的高倍率的充放電循環。

   △特普生BMS電池管理系統用溫度傳感器

鋰動力鋰電池低高溫特性

1、鋰動力鋰電池低溫特性

如圖1所示，與20℃相比，-20℃下容量衰減非常明顯；-30℃時容量損失更多，-40℃下容量連少了近乎一半。

從電化學角度分析：

在整個溫度范圍內，溶液電阻與SEI膜電阻的變化不大，對鋰動力鋰電池低溫性能的影響較小；電荷傳遞電阻隨溫度下降而明顯上漲，且在整個溫度范圍內，隨溫度變化都明顯大于溶液電阻和SEI膜電阻。

隨著溫度下降，電解液的離子電導率也隨之下降，SEI膜電阻和電化學反應電阻隨之增大，從而導致低溫下歐姆極化、濃差極化和電化學極化均增大。

*放電曲線表現：

平均電壓和放電容量均隨溫度下降而下降。

在低溫充電過程中，鋰動力鋰電池的歐姆極化、濃差極化和電化學極化將加大，導致金屬鋰沉積，使電解液分解，最終導致電極表面SEI膜增厚、SEI膜電阻新增。

*放電曲線表現：

放電平臺和放電容量下降。

△鋰動力鋰電池在不同低溫下的放電容量曲線

在低溫條件下，鋰動力鋰電池的化學反應活性降低。同時，鋰離子遷移變慢，在負極表面的鋰離子還沒有嵌入到負極中就已經先還原成金屬鋰，并且在負極表面沉淀析出形成鋰枝晶，這種情況容易刺穿隔膜，從而造成電池內的短路，從而損壞電池，釀成安全事故。

2、鋰動力鋰電池高溫特性

在85℃下循環，鋰動力鋰電池的負極表面會出現固體電解質并且被其覆蓋。當120℃時，則會生成更多的固體電解質，負極表面也自然會被更多的固體電解質覆蓋，從而消耗更多的活性鋰離子，從而導致鋰動力鋰電池容量的下降。

鋰電池溫度傳感器選擇及布置

1、NTC熱敏電阻選用要點

采用NTC熱敏電阻采集鋰動力鋰電池模組內的溫度時，應考慮以下9點因素：

1.1 NTC熱敏外殼

NTC熱敏電阻的外殼應光潔、色澤均勻、無裂縫、無變形、無嚴重劃傷，每批產品（含引出線）的顏色應一致，無任何腐蝕。

1.2 溫度范圍

根據應用的工作環境溫度選擇材質不同的NTC熱敏電阻。NTC熱敏電阻一般由感溫頭(金屬或塑膠外殼)、端子、線材、連接器、環氧樹脂以及其他填充材料組成。

1.3 精度（誤差2℃內）

在整個溫度檢測范圍內，NTC熱敏電阻線性度好、特性符合整個參數范圍，同時也要考慮3點對溫度檢測精度的影響：

· 阻值精度 · B常數精度 · 熱擴散常數C。

精度為重要的性能指標，關系到整個測量系統的測量精度，是非常重要的環節，也因此精度越高價格也越貴。

決定NTC熱敏電阻精度的因素：

1、本身的誤差；

2、阻值、B值誤差越小，精度越高；

3、感溫頭與測溫對象的接觸方式。

直接接觸比間接接觸的測量精度高，另因NTC熱敏電阻的R-T曲線是非線性的，不可能保證在較寬泛的工作溫度范圍內精度都相同。

因此，要有高測量精度，就要選擇工作場合的中心工作溫度點。因為離中心工作溫點越遠，溫度點的精度誤差就越大。

1.4 NTC熱敏電阻響應速度

在測量過程中NTC熱敏電阻的響應速度快，達到最接近溫度時間要不超過10秒，否則在實用性上達不到效率的要求。不同的應用環境要求的響應速度快慢不一，而且不同材料也具有不同的導熱系數。

NTC熱敏電阻響應速度影響因素:                      

1、芯片的熱時間常數：常數越小響應速度快；

2、感溫頭外殼材質的導熱系數：系數越高熱傳導性能更優秀；

3、感溫頭的尺寸大小：尺寸越小熱傳導時間越短，反應速度越快；

4、感溫頭內部填充的導熱膠：感溫頭內填充了導熱系數高的導熱硅脂，會比沒填充或填充了導熱系數低的導熱硅脂反應速度快。

1.5 自加熱

在一定范圍內，電阻的選值要考慮到其自加熱，否則其自發熱會影響到溫度的測量。同時，NTC熱敏電阻應具有很好的可靠性，即面對冷熱沖擊性能依然優越，熱時間常數小，響應速度快。

1.6 穩定性

穩定性即NTC熱敏電阻使用一段時間后，其性能保持長期不變的能力。影響長期穩定性的因素除芯片的穩定性、可靠性，以及傳感器本身和結構外，還有使用的環境。NTC熱敏電阻具有優秀的穩定性，就必須具備優秀的環境適應能力。

NTC熱敏電阻穩定性選擇要素：

1、選用可靠的NTC熱敏電阻。

2、選用結構合理NTC熱敏電阻，并有較強的機械強度。

3、針對不同的使用場景，選用不同的填充材質。

1.7 壽命

不少于6年（含儲存期限2年）。

1.8 環境沖擊狀態

在-55℃～70℃環境下進行3次沖擊，NTC溫度傳感器應當無機械損傷和任何松脫情況。

1.9 絕緣電阻

大于10M/500V。

2、NTC熱敏電阻布置

動力鋰電池模組由多個電芯組成，正常運作時電芯的溫度是均勻的，而在出現異常情況下，不同的動力鋰電池模組電芯的溫度會出現較大溫差。監控整個動力鋰電池模組的溫度，通常以3～4個采集點實現。采集的溫度數據輸入管理單元后，由管理單元推算出整個動力鋰電池模組管理單元的溫度情況，在設計動力鋰電池模組溫度采集點時，采用的溫度采集的方法有：

2.1 直接采集電芯溫度

把NTC熱敏電阻布置在模組電芯的表面。在動力鋰電池模組電芯的特性比較均勻時，NTC熱敏電阻在模組電芯表面上布置時采取粘貼方法。

2.2 間接通集電芯溫度

在模組的兩個端板處，在端板上嵌入NTC熱敏電阻，這樣能準確的感知到頭尾兩片動力鋰電池電芯的溫度。根據采集的溫度推算出整個動力鋰電池模組電芯的溫度，這也是比較典型的辦法。

2.3 采集動力鋰電池電芯互聯板上端的溫度

將NTC熱敏電阻嵌入到電芯的內部互聯板內，準確的感知動力鋰電池電芯的最高溫度。

2.4 采集動力鋰電池模組母線溫度

在動力鋰電池模組母線上設有凹槽，溫度傳感器固定于所述凹槽中，凹槽內設有用于固定溫度傳感器的固定膠。

2.5 采集動力鋰電池模組蓋板表面的溫度

將NTC熱敏電阻直接粘貼在動力鋰電池模組蓋板上。在NTC熱敏電阻與動力鋰電池母線排、電芯互聯板連接或與動力鋰電池模組電芯表面、蓋板表面上粘合時，要考慮操作工藝對NTC熱敏電阻的影響。在固定過程中若操作不當，可能會造成斷線、短路或引線涂層斷裂。