在目前的全球汽车市场中,启停技术是最为快速发展的技术之一,因为它几乎可以应用于所有车辆上,在行驶过程中显著提高燃油的经济性和减少二氧化碳的排放。配备了启停技术的系统可以自动关闭并重新启动汽车的内燃机以减少发动机空转时间,从而提高燃油经济性。这种技术目前广泛应用于混合动力电动汽车的锂离子电池发电技术中用于驱动汽车,但它也可以应用到不使用电的车辆上,燃油经济性可以获得从5%到10%的提升。如今,由于铅酸电池具有良好的低温比功率和较低的初始成本,可以用于大容量的启停电池。然而,与铅酸电池相比,锂离子电池(LIBs)的启停技术更引人注目,因为它们拥有较多的优点:(1)更低的电池质量可以保证更轻的车重和更高的燃油效率,(2)较低的内部阻抗可以更有效的回收能源,和(3)更长的循环寿命保证更长的电池使用时间,减少维护。尽管有着这些优点,但在-30oC下提供足够的冷启动功率启动引擎方面仍面临着挑战,而这是12 V启停电池最重要的要求之一。因此,由尖晶石结构的锰酸锂(LiMn2O4,LMO)作为正极电极和钛酸锂(Li4Ti5O12,LTO)作为负极电极的锂离子电池特别感兴趣,因为LMO和LTO的尖晶石结构通常具有较高的功率性能,而且LTO近微米级的粒度将进一步提高LTO的功率性能。此外,LMO/LTO锂离子电池具有其他更多的固有优势,包括材料成本低、安全性高、不存在锂析出问题。此外,相对传统的石墨负极材料,LTO还具有良好的循环寿命。因此,可以认为LMO/LTO锂离子电池是一种很有前途的候选电池,以满足-30oC下的冷起动功率的启停技术对电池的要求。在本课题的研究中,利用三电极体系,测试了使用三种不同电解液的LMO/LTO锂离子电池的低温性能。通过对LMO和LTO单电极扣式电池进行不同倍率的充放电性能进行测试,发现LMO的放电性能和LTO的充电性能在高倍率下都很好,在15C下相对于1C也保持在90%以上,证明LMO/LTO锂离子电池拥有优异的放电性能,特别适合用于启停技术。在锂离子电池的放电测试中,在温度下降至-30oC时,放电过程中正极LMO vs.Li+/Li的电极电势快速下降,而在放电结束时,使用电解液A、B、C的锂离子电池分别下降至3.1 V、3.3 V和3.3 V,而负极LTO vs.Li+/Li的电极电势维持在1.6V的平台上,而通过交流阻抗分析,正极LMO的Rs和Rct均大于负极LTO的Rs和Rct,这两者都表明正极LMO电极限制了LMO/LTO锂离子电池在-30oC下的放电性能。这是由于正极LMO电极的颗粒尺寸远大于负极LTO电极的颗粒尺寸(10μm vs.1.2μm),导致更长的Li离子扩散路径,因而LMO电极出现了更大的电压下降和更高的相转移阻抗。锂离子电池电解液导电性测试的结果表明,电解液C拥有最高的低温导电率;而在锂离子电池的放电测试中,使用电解液A、B、C的三个锂离子电池在-30oC下的放电容量分别为其30oC下的64.64%、86.97%和86.26%;而在交流阻抗分析结果中,使用电解液C的锂离子电池拥有最小的Rs和Rct。这些实验都表明,相比较于电解液A与电解液B,电解液C更适合用于启停锂离子电池的冷启动应用。这是由于电解液C不仅拥有最低的体阻抗,同时LMO电极和LTO电极均拥有更小的相转移阻抗。电解液C优秀的低温性能与其含有大量的酯类溶剂EA有关,EA具有低的熔点和低的粘度。使用电解液C的LMO/LTO锂离子电池可以在-30oC下以40 Ah的电池包设定通过USABC的冷启动测试。