高温与电动汽车电池：NCM 和 LFP 电池如何加速老化

写这篇文章的原因

本文旨在纠正关于特斯拉电池管理的广泛误解，特别是关于超级充电（Supercharging）和电池预处理加热（Preconditioning）的问题。一些博客和 YouTube 频道声称，超级充电或电池预热与慢速充电相比，对电池寿命没有差异。但这些说法往往基于小样本数据，且未能控制其他关键变量，如驾驶习惯、SOC（荷电状态）使用范围、气候环境和停车条件。

这类基于片段经验的对比往往容易误导大众。实际上，锂离子电池的老化机制是一个已有数十年研究历史的科学领域。高温与快速充电的影响已在数百篇同行评审论文中，在受控实验条件下被充分验证。结论明确：高温会加速电池退化。无论是频繁的超级充电、高温环境暴露，还是激烈的电池预热，这些行为都会提升电池内部温度，进而引发不可逆的化学反应，导致容量下降与寿命缩短。

本文将基于科学研究，系统讲解热对电池的影响，并对 EV 中常见的 NCM 和 LFP 电池在高温条件下的表现进行对比分析。数据来源为实验室实测结果，而非社交媒体上的主观猜测。

高温与电动汽车电池：NCM 和 LFP 电池如何加速老化

高温问题：为什么高温会加速电池老化？

高温被广泛认为是导致锂离子电池退化的最主要外部因素之一。高温加速了电池内部化学反应的速率，使其更快老化。在实际应用中，40 °C 以上的高温会加剧锂的不可逆消耗，并破坏电极材料结构，从而导致容量损失 [1]。这意味着在炎热气候中运行的电动汽车，其电池续航衰减速度也会加快 [1]。经验法则指出：每升高 10 °C，电池老化速度大约会翻倍 [1]。

电池老化包含两个方面：循环寿命（即可充放电的总次数）和日历寿命（即即使不使用，电池也随时间自然老化）。高温对这两者均有负面影响。SEI（固体电解质界面膜）在高温下不稳定，会反复分解与重建，从而不断消耗活性锂 [2]。同时，高温加快了电解液的分解与副反应，腐蚀电极或生成绝缘沉积物，阻碍锂离子的流动 [1]。

高温下更快的容量衰减与更短的循环寿命

由于上述机制，高温环境下储存或使用的电池在容量保持方面表现更差。研究表明，几乎所有锂离子化学体系在高温条件下的容量衰减都远高于室温 [1]。例如，将电池储存在 60 °C（EV 在炎热气候或重载工况下的内部温度）时，其退化速度远快于 25 °C。某综述指出，在 200 天内，60 °C 储存的电池容量损失和内阻上升显著高于 25 °C 储存组 [1]。若 SOC 为 100%，且环境温度为 60 °C，则几个月内容量就可能大幅下降 [1]。

高温还严重缩短电池的循环寿命。即便从室温升高至 30 °C，影响也不容忽视。在一项实验中，温度从 25 °C 提高到 30 °C，NCM523 电池的循环寿命减少了约 700 次，NCM622 电池则减少了约 300 次 [4]。

高温下的 NCM 电池表现

NCM（镍钴锰氧化物）电池因其高能量密度广泛应用于电动汽车。但其热稳定性较差，对高温非常敏感。研究发现，使用 NCM 正极的电池在高温条件下更容易退化 [1]。

NCM 电池的热失效机制包括：

·         电极材料结构破坏：NCM 层状结构在高温下会膨胀、变形甚至裂解，特别是在高 SOC 状态下更容易发生 [5]。

·         过渡金属溶出：镍和锰等金属离子会从正极溶解至电解液中，迁移至负极并污染 SEI 层，增加内阻 [4]。

·         SEI 增厚与阻抗上升：高温会加速电解液分解，导致 SEI 不断堆积，消耗锂资源并提升内阻 [2]。

·         阳离子混排（Cation Mixing）：高镍 NCM 电极更容易发生阳离子混排，即镍离子进入锂位点，导致容量永久性下降 [4]。

高温下的 LFP 电池表现

LFP（磷酸铁锂）电池因其良好的热稳定性和安全性而受到青睐。其正极材料为橄榄石结构，磷氧键极为稳定，因此在高温下不会释放氧气，极大降低了热失控风险 [5]。

但“热稳定”并不等于“不会老化”，LFP 在高温下也会产生以下退化现象：

·         SEI 分解与锂损失：高温下 SEI 层持续分解与再生，消耗活性锂 [2]。

·         电解液与粘结剂劣化：溶剂分解产生气体与副产物，损害电极性能；碳黑团聚或导电性下降也会增加内阻 [2]。

·         少量铁离子溶出：虽然程度远低于 NCM，但在高温与长时循环后，仍可能有铁溶出并影响负极反应 [2]。

与 NCM 不同，LFP 的高温衰退过程更线性，且速率较低 [1]。

安全性差异：热失控风险

除容量衰减外，高温还可能导致热失控（Thermal Runaway）。当电池升温至一定阈值，内部反应失控、温度迅速飙升，可能导致起火或爆炸。在这一点上，NCM 与 LFP 差别巨大 [6]：

·         热失控触发温度：NCM 在 160 °C 左右即可热失控，LFP 可稳定至约 230 °C [6]。

·         燃烧强度与温度：NCM 含氧正极会在分解时释放氧气，助燃加剧火势，温度可达 800 °C；LFP 缺乏该机制，最高温度约 620 °C [6]。

·         气体释放与爆炸风险：NCM 热失控时释放大量易燃气体、液体和固体颗粒，具有爆炸性；LFP 释放较温和，主要为高温烟雾 [6]。

总结对比：高温下 NCM 与 LFP 的表现

·         容量衰退与寿命：NCM 在高温下衰退更快，LFP 更稳定 [1], [5]。

·         热稳定性：LFP 更耐高温，延迟热失控 [6]。

·         热失控强度：NCM 释放能量更大，火势更剧烈；LFP 反应更温和 [6]。

·         适宜温度范围：两种电池均适宜 20–35 °C 使用，NCM 对温控依赖更强 [2], [4]。

结语：让您的电池保持清凉

高温是电池寿命的大敌。无论是 NCM 还是 LFP 电池，若频繁处于高温状态，其寿命都会缩短。NCM 尽管能量密度高，但对温度更为敏感；LFP 更耐用、更安全，适合高温地区或长期使用。

为了延长电池寿命，请尽量避免长时间暴晒、热天频繁超级充电，或在高温环境中预热电池。可采用阴凉停车、充电时开启空调预冷等方式降低电池温度。合理使用预处理功能也有助于温度管理。这些习惯适用于所有电池，但 LFP 更具耐受性。

参考文献

[1] G. Yarimca and E. Cetkin, "Review of Cell Level Battery (Calendar and Cycling) Aging Models: Electric Vehicles," Batteries, vol. 10, no. 11, p. 374, 2024.

[2] G. Jin et al., "High-Temperature Stability of LiFePO₄/Carbon Lithium-Ion Batteries: Challenges and Strategies," Sustainable Chemistry, vol. 6, no. 1, Art. 7, 2025.

[3] W. Diao et al., "Evaluation of Present Accelerated Temperature Testing and Modeling of Batteries," Applied Sciences, vol. 8, no. 10, p. 1786, 2018.

[4] J.-H. Lim et al., "Performance and Life Degradation Characteristics Analysis of NCM LIB for BESS," Electronics, vol. 7, no. 12, Art. 406, 2018.

[5] X. Tang et al., "Investigating the Critical Characteristics of Thermal Runaway Process for LiFePO₄/Graphite Batteries by a Ceased Segmented Method," iScience, vol. 24, no. 9, pp. 944–957, 2021.

[6] Aspen Aerogels, "LFP vs NMC Thermal Runaway," Electric & Hybrid Vehicle Technology International, Mar. 2025.