鋰離子電池重要組成包括正負(fù)極，隔膜和電解液，其中手機(jī)的電池的正極材料一般為鈷酸鋰，負(fù)極材料為石墨，電解液為一些碳酸酯類的混合物。充電時(shí)，鋰離子從正極脫出，通過電解液嵌入石墨，放電時(shí)，鋰離子再通過電解液，嵌入到正極材料的晶格中。因此，鋰離子電池又被稱為搖椅電池。

先說低溫對(duì)放電的影響。在低溫的情況下，鋰離子的遷移速率降低，動(dòng)力學(xué)性能下降，從正極石墨中脫出和嵌入正極的速率也會(huì)下降。與此同時(shí)，電解液變得粘稠，電池內(nèi)部阻抗增大，電化學(xué)反應(yīng)的速率也變慢。極化增大，導(dǎo)致電壓出現(xiàn)跳水，電池管理系統(tǒng)識(shí)別到相應(yīng)的電壓，以為電量不足隨即啟動(dòng)自我保護(hù)機(jī)制，自動(dòng)關(guān)機(jī)，其實(shí)這個(gè)時(shí)候電池還是有電的。假如在這個(gè)時(shí)候放到室溫環(huán)境緩一會(huì)，又能開機(jī)了。這個(gè)通俗地講就是在低溫下，鋰離子電池性能下降，電壓出現(xiàn)虛低，啟動(dòng)自我保護(hù)系統(tǒng)，自動(dòng)關(guān)機(jī)。蘋果官網(wǎng)對(duì)旗下電子產(chǎn)品的操作環(huán)境要求顯示，iPhone、iPad的最佳操作環(huán)境為0℃-35℃。目前蘋果將溫度檢測(cè)機(jī)制設(shè)計(jì)為只要環(huán)境低于0℃就會(huì)觸發(fā)機(jī)制自動(dòng)關(guān)機(jī)，而很多安卓手機(jī)則將電池自保護(hù)設(shè)置在了更低的溫度，因而更能耐低溫。上述就是為何手機(jī)自動(dòng)關(guān)機(jī)的原因。

另外，電池的標(biāo)稱容量是基于常溫（25℃）測(cè)試得到的，在低溫下放出的容量要遠(yuǎn)低于這個(gè)值，，只有40%甚至更低，具體跟溫度有關(guān)。這就是電池感覺不耐用的原因。

除了上述原因，假如在低溫和高溫環(huán)境中來回切換，會(huì)導(dǎo)致水汽凝結(jié)，導(dǎo)致手機(jī)背部零部件受損。

近年來，一些研究者通過不同的測(cè)試手段和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，將低溫對(duì)鋰離子電池的影響分解研究，解析影響低溫性能的重要限制因素。S.S.Zhang等[]對(duì)不同溫度下鋰離子電池的交流阻抗進(jìn)行測(cè)試，通過擬合，認(rèn)為整個(gè)電池的阻抗由三部分組成，分別是本體阻抗Rb，固態(tài)電解質(zhì)界面膜阻抗RSEI以及電荷轉(zhuǎn)移阻抗Rct，并考察了20℃~-60℃溫度范圍內(nèi)這三種阻抗隨溫度的變化關(guān)系，結(jié)果如圖2所示，隨著溫度的降低，三種阻抗值都在增大，Rct變化最為明顯，說明其對(duì)溫度更敏感，與此同時(shí)作者還計(jì)算了Rct占整個(gè)電池阻抗的比例，當(dāng)溫度低于-20℃時(shí)，Rct/Rcell幾乎接近100%，這說明低溫時(shí)，電池的性能重要受限于大幅度升高的電荷轉(zhuǎn)移阻抗Rct。

Huang等[]將電池正極、負(fù)極以及電解液各個(gè)組份分解開來單獨(dú)研究，以求找到影響其低溫放電的重要矛盾，作者發(fā)現(xiàn)，在-20℃時(shí)，相比于電解液和正極，負(fù)極性能衰減最為嚴(yán)重，同時(shí)發(fā)現(xiàn)Li+從石墨層間脫出較易，嵌入則較難，基于此作者提出限制電池低溫性能的重要因素是低溫下Li+在負(fù)極活性材料中的擴(kuò)散阻抗急劇新增，但是作者并未像文獻(xiàn)[3]中給出具體的阻抗譜以及相應(yīng)的擴(kuò)散阻抗的擬合數(shù)據(jù)。

綜上所述，可以得出以下結(jié)論：關(guān)于絕大部分體系而言，低溫時(shí)電荷傳遞速率和鋰離子擴(kuò)散速率的下降，是導(dǎo)致鋰離子電池低溫性能欠佳的重要原因，而擴(kuò)散阻抗和電荷轉(zhuǎn)移阻抗代表了電極電解液界面法拉第反應(yīng)的速率，即溫度降低使電極電化學(xué)反應(yīng)速率降低，導(dǎo)致了較大的電化學(xué)極化，從而影響電池整體的放電性能。