在科技飞速发展的今天，锂电池已成为现代生活的核心动力源，从智能手机、笔记本电脑到电动汽车、储能系统，几乎无处不在。然而，当锂电池遭遇极端高温或低温时，它的性能、安全性和寿命将面临严峻挑战。
想象一下，在炎热的沙漠中，电动汽车的电池因高温而突然失效；或是在极寒的北极，无人机的锂电池电量骤降，导致设备瘫痪。这些极端环境下的电池表现，不仅关乎用户体验，更直接影响到产品的可靠性和安全性。
那么，锂电池在极端温度下究竟会发生什么变化？科研人员如何利用
高低温试验箱精准模拟真实环境，确保电池在各种极端条件下的稳定运行？
一、锂电池在极端温度下的表现
1. 高温环境下的锂电池：性能衰减与安全隐患
当锂电池暴露在高温（通常超过60°C）环境下时，其内部化学反应会加速，导致以下问题：
容量衰减：高温会加速电解液分解和电极材料退化，使电池容量快速下降。
热失控风险：如果散热不良，电池内部温度持续上升，可能引发热失控（Thermal Runaway），甚至起火爆炸。
循环寿命缩短：长期高温运行会显著降低电池的充放电循环次数。
2. 低温环境下的锂电池：性能骤降与充电难题
在低温（通常低于0°C）环境下，锂电池的电解液黏度增加，锂离子迁移速率降低，导致：
放电能力下降：电池可用容量大幅减少，设备可能突然断电。
充电困难：低温下充电易导致锂金属析出（锂枝晶），刺穿隔膜，引发短路风险。
内阻增大：电池输出功率降低，影响电动汽车的加速性能和无人机的续航能力。
3. 极端温度交替冲击：更严峻的考验
某些应用场景（如航空航天、极地科考）中，锂电池可能经历剧烈的温度波动，如从-40°C骤升至80°C。这种极端冷热交替会导致电池材料膨胀/收缩，可能引发结构损伤，如电极断裂、电解液泄漏等。
二、高低温试验箱：如何模拟真实极端环境？
为了确保锂电池在各种极端温度下的可靠性，制造商和科研机构必须对其进行严格测试。高低温试验箱（也称为环境试验箱）正是模拟这些极端条件的核心设备。
1. 高低温试验箱的工作原理
高低温试验箱通过精密温控系统，模拟从-70°C至+150°C（甚至更高）的温度范围，并可通过湿度控制、气压调节等功能，复现不同气候环境。其核心组件包括：
制冷系统：采用压缩机制冷或液氮制冷，实现超低温环境。
加热系统：通过电热丝或PTC加热，快速升温至设定温度。
控制系统：精确调节温度变化速率，模拟自然或极端温度波动。
安全保护：具备过温保护、短路防护等功能，确保测试安全。
2. 高低温试验箱如何测试锂电池？
在电池测试中，高低温试验箱通常执行以下关键实验：
高温存储测试：将电池置于高温环境（如85°C）下长时间存放，观察其容量衰减和安全性。
低温放电测试：在-20°C或更低温度下放电，评估电池的可用能量和功率输出。
温度循环测试：让电池在-40°C至85°C之间反复切换，检测材料疲劳和结构稳定性。
热冲击测试：短时间内（如5分钟内）让电池经历极端温差，模拟突发环境变化。
3. 高低温试验箱的行业应用
新能源汽车：确保动力电池在极寒或酷暑环境下仍能稳定工作。
消费电子：测试手机、笔记本电脑电池在极端温度下的续航能力。
航空航天：验证卫星、无人机电池在太空或极地环境中的可靠性。
储能系统：评估大型储能电站在不同气候条件下的长期稳定性。
从炙热的沙漠到冰封的极地，从飞驰的电动汽车到翱翔的无人机，锂电池的稳定表现离不开高低温试验箱的严格把关。正是这些精密的环境模拟设备，让科学家和工程师能够预见并解决极端温度下的电池问题，推动更安全、更耐用的能源技术发展。
上海林频仪器股份有限公司
