锂电池冬天掉电快，背后机制是什么？

锂电池

2019年，吉野彰博士因研发出世界上首款可商用的锂离子电池荣获当年的诺贝尔化学奖。锂电池作为轻便且可充电的微型能源系统，它的诞生推动了智能手机等众多移动电子产品的快速发展。

锂电池一到冬天掉电就特别快，这是为何？虽然不少答案都指出是寒冷天气会使锂电池内部的化学反应速率降低，但化学家以前对这种现象背后的机制也知之甚少。2011年，一组电池工程师在The ElectRochemical Society杂志上发表观点称：锂离子电池在低温下性能不佳的确切机制仍未被充分理解。（The exact mechanisms leading to poor performance of lithium - ion batteries at cold temperatures are still not well understood）。为弄明白原理，我也搜集整理了些网络资料，主要参考EDN（电子技术设计）网ID为山寺暮的一篇科普文，要点如下：

锂电池主要是由正极（Cathode Electrode）、负极（Anode Electrode）、电解液（Electrolyte）、隔膜（Separator）和外壳（Case）所构成的。手机空间有限，因此锂电池正极常用钴酸锂，负极用石墨。锂电池的充放电是靠锂离子在正负极间迁移达成的。充电时，锂离子从正极脱离，经电解液嵌入负极石墨层，和外电路电子结合；放电时，锂离子与电子的运动方向和充电时相反。实际上，电池放电期间，锂离子从负极向正极的迁移之旅困难重重。锂离子首先得从石墨层扩散，穿过石墨与电解液的界面，接着在电解液里迁移，再经过电解液与钴酸锂的界面，最后于钴酸锂中扩散。

手机

由上图可知，依据W=QU（能量=电量×电压），锂离子电池温度降低时，释放能量减少，容量和电压也会降低。总体而言，温度变化会影响锂离子电池的性能。温度降低时，锂离子在石墨与钴酸锂中的扩散系数会变小，电解液的粘度也会增大，这就使锂离子在活性物质和电解液中迁移时受到更大阻力。更具体地说，电解液的溶剂一般是碳酸乙烯酯（EC）和碳酸二甲酯（DMC）的混合物，它们熔点较高，低温下会快速凝固或者变得更粘稠，如此一来，锂离子在电解液中的迁移就更艰难了。锂离子电池处于低温环境时，锂离子迁移受阻碍，电池内阻增大。如此一来，电池端电压会降低（端电压=开路电压 - 电流×电池内阻）。手机若检测到锂离子电池处于低电压状态，就会错认为电池电量快耗尽，进而显示电量不足，为保护电池甚至可能自动关机。其实，电池可能还有电量，只是低温环境使其无法充分释放。那要怎么解决？无外乎几种可能是正确且废话的方法。愿能给题主带来帮助！