วิวัฒนาการของลิเธียมเป็นปัญหาความล้มเหลวหลักที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนต้องเผชิญในระหว่างการชาร์จที่อุณหภูมิต่ำ เนื่องจากอัตราการแพร่กระจายต่ำของลิเธียมไอออนในเฟสของแข็งของอนุภาคกราไฟท์และในเฟสของเหลวของอิเล็กโทรไลต์ที่อุณหภูมิต่ำ โพลาไรเซชันเชิงลบจะเพิ่มขึ้นในระหว่างการชาร์จและการวิวัฒนาการของลิเธียมเกิดขึ้น และโลหะลิเธียมที่ตกตะกอนจะถูกแบ่งออกเป็นลิเธียมแบบพลิกกลับได้โดยตรง เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาคายประจุแบตเตอรี่และลิเธียมที่ไม่สามารถเปลี่ยนกลับได้ซึ่งเกิดจากปฏิกิริยากับอิเล็กโทรไลต์ (" ลิเธียมที่ตายแล้ว ") ผลการวิจัยพบว่า "ลิเธียมที่ตายแล้ว" ทำให้เกิดการสูญเสียลิเทียมที่ใช้งานอยู่โดยตรง และยังอาจทำให้สูญเสียสารออกฤทธิ์และเพิ่มความต้านทานอีกด้วย เมื่อจำนวนรอบเพิ่มขึ้น ศักยภาพขั้นต่ำของประจุลบจะเพิ่มขึ้น ช่วง SOC ของประจุและการคายประจุแคบลง การวิเคราะห์ลิเธียมจะถูกยับยั้ง และการลดทอนของความจุของวงจรจะค่อนข้างเสถียร พบว่ากลไกการสลายตัวของวิวัฒนาการลิเธียมสำหรับความจุของวงจรจะแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิที่แตกต่างกัน การตกตะกอนของโลหะลิเธียมที่อุณหภูมิต่ำจะทำให้เกิด "ลิเธียมที่ตายแล้ว" มากขึ้น ส่งผลให้สูญเสียลิเธียมที่แอคทีฟมากขึ้น และความจุของวงจรลดลงมากขึ้น การศึกษาประสิทธิภาพการปั่นจักรยานที่ 5 â แสดงให้เห็นว่าความจุในการดำน้ำเกิดขึ้นหลังจากการปั่นจักรยานเป็นเวลา 20 สัปดาห์ ซึ่งเกิดจากการสะสมตัวบนพื้นผิวของขั้วไฟฟ้ากราไฟท์เชิงลบซึ่งเกิดจากวิวัฒนาการของลิเธียมปริมาณเล็กน้อย ซึ่งเติมเต็มรูขุมขนบน พื้นผิวของอิเล็กโทรดและปิดกั้นการแพร่กระจายของลิเธียมไอออนภายในอิเล็กโทรดในเฟสของเหลว

ศึกษาวิวัฒนาการของลิเธียมและพฤติกรรมการละลายของ แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต ระหว่างประจุและคายประจุที่อุณหภูมิต่ำ วิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยา การกระจายองค์ประกอบ และองค์ประกอบพื้นผิวของอิเล็กโทรดลบของแบตเตอรี่ที่แยกชิ้นส่วนหลังจากประจุและการคายประจุที่อุณหภูมิต่ำได้รับการวิเคราะห์ มีการตรวจสอบประสิทธิภาพการชาร์จและการคายประจุและประสิทธิภาพของวงจรของแบตเตอรี่หลังจากการประจุและการคายประจุที่อุณหภูมิต่ำ รวมถึงกลไกอิทธิพลของวิวัฒนาการลิเธียมที่ไม่สามารถย้อนกลับได้

ข้อสรุปหลักมีดังนี้:
1. ที่อุณหภูมิต่ำ ปฏิกิริยาวิวัฒนาการลิเธียมเกิดขึ้นในขั้วลบของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตในระหว่างการชาร์จ การตกตะกอนของโลหะลิเธียมระหว่างการเก็บเข้าลิ้นชักจะไม่ฝังอยู่ในกราไฟท์ และปฏิกิริยาการละลายทางเคมีไฟฟ้าเกิดขึ้นระหว่างการปล่อย จากพฤติกรรมการละลาย Li ของแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิต่ำ ความจุของวิวัฒนาการ Li แบบพลิกกลับได้ ความจุของวิวัฒนาการ Li แบบกลับด้านไม่ได้ และความจุของวิวัฒนาการ Li ทั้งหมดจะถูกคำนวณ ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าสัดส่วนของความจุของ Li-evolution แบบย้อนกลับไม่ได้จะสูงขึ้น เมื่อความจุของ Li-evolution ทั้งหมดมีขนาดใหญ่ขึ้น และสัดส่วนของความจุของ Li-evolution แบบกลับไม่ได้จะสูงขึ้นในช่วงอุณหภูมิที่ต่ำกว่า
2. หลังจากการถอดแยกชิ้นส่วนแบตเตอรี่คายประจุอุณหภูมิต่ำ พบว่าสัณฐานวิทยาของขั้วไฟฟ้าลบไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญที่ 5 â แต่มีการกระจายสารที่มีออกซิเจนในพื้นผิว พื้นผิว และชั้นใน โดยส่วนใหญ่อยู่ใน รูขุมขนระหว่างอนุภาคกราไฟท์ ที่ -8 â และ -12 â พื้นผิวของอิเล็กโทรดเชิงลบถูกปกคลุมไปด้วยสารประกอบที่มีออกซิเจน และลักษณะทางสัณฐานวิทยาและการกระจายองค์ประกอบของชั้นในของอิเล็กโทรดโดยทั่วไปไม่เปลี่ยนแปลง การวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาวิวัฒนาการลิเธียมเล็กน้อยเกิดขึ้นในทุกส่วนของอิเล็กโทรดเชิงลบเมื่อชาร์จที่ 5 â ในขณะที่ปฏิกิริยาวิวัฒนาการลิเธียมส่วนใหญ่เกิดขึ้นบนพื้นผิวอิเล็กโทรดเชิงลบเมื่อชาร์จที่ -12 â
3. ความจุการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ลดลงหลังจากการชาร์จและการคายประจุที่อุณหภูมิต่ำ และความจุจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญมากขึ้นเมื่ออุณหภูมิการชาร์จและการคายประจุลดลง หลังจากชาร์จและคายประจุที่ 5 â ความจุของแบตเตอรี่จะสลายเร็วกว่าแบตเตอรี่เดิมที่อุณหภูมิ 0.5 C และแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจะดีกว่าแบตเตอรี่เดิมที่อุณหภูมิ 0.5 C หลังจากการชาร์จและการคายประจุที่อุณหภูมิต่ำ ความจุของแบตเตอรี่ที่ลดลงมีสาเหตุหลักมาจากการสูญเสียลิเธียมที่ใช้งานอยู่ หลังจากการชาร์จและการคายประจุที่อุณหภูมิต่ำลง การสูญเสียลิเธียมที่ใช้งานอยู่จะรุนแรงมากขึ้น ศักยภาพการปะทะของลิเธียมขั้นต่ำของกราไฟท์เชิงลบของแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้น ช่วงของลิเธียมการปะทะจะแคบลง และประสิทธิภาพของวงจรดีขึ้น หลังจากการชาร์จและการคายประจุที่ 5 â ความจุของวงจรของแบตเตอรี่จะลดลงเร็วขึ้น เนื่องจากลิเธียมที่ไม่ละลายน้ำจะเปลี่ยนการกระจายองค์ประกอบ โครงสร้างรูพรุน และองค์ประกอบพื้นผิวของอิเล็กโทรดลบ และความเสถียรของฟิล์ม SEI ไม่ดีและ โพลาไรเซชันจะเพิ่มขึ้นอย่างมากในระหว่างกระบวนการวงจร