电池内部性能衰减的速率和程度是一致的吗？哪些因素决定电池衰老？
来源：宝鄂实业
2019-04-25 10:27
点击量：次
负极沉积的非活性Li主要以两种形式存在，一种是电极表面沉积的非活性金属Li；另外一种是存在于负极SEI膜中的化合物Li，这一点我们能够从下图b中电池B和C的负极颗粒表面厚厚的SEI膜中看到。
下图为18650电池的可逆容量衰降与Li损失之间的关系，可以看到活性Li的损失与电池可逆容量的损失具有非常强的相关性，表明对于该电池而言循环过程中的活性Li损失是导致电池可逆容量衰降和跳水的主要原因。
为了分析负极活性Li损失的反应机理，作者按照下图所示的位置分别在负极不同的位置进行了取样和制作三电极电池，用于分析正负极的充放电特性。
下图为A电池的5号位置与B电池的2和3号位置的正负极的dQ/dV曲线，从图中能够看到2号位置的负极在0.15V的峰降低了1/3，在0.1V的峰则几乎完全消失，NCM的dQ/dV曲线则能够看到工作电压范围明显变窄，这都表明位置2的电极出现了明显的Li损失，相比之下B电池的位置3处Li的损失要明显的轻于位置2。可以看到，即便是在同一只电池内部不同位置之间仍然存在衰降速度不一致的现象。
这种电池内部的衰降不一致现象在循环寿命末期的电池中是非常普遍的，从下图我们可以看到对于电池A，所有的位置的dQ/dV曲线形状几乎都是非常一致的。但是对于电池B，其1号和2号位置的活性Li的损失就要明显比其他位置严重，而电池C不同位置的dQ/dV曲线都出现了显著的区别，表明C电池内部不同位置之间的衰降速度也存在很大的区别。
引起锂离子电池内部不均匀衰降的因素可能包括温度梯度、压力不均匀和电压差等因素，作者也分别对这些因素进行了分析。
下图为在锂离子电池快速充放电过程中电池表面的温度，我们分别在电池的轴向上取三个点测量电池温度的变化，我们在电池B中观察到负极析Li是从中间位置开始的，因此如果是温度的影响，那么在电池在轴向上应该存在显著的温度梯度。但是测量发现三个测量点的温度分别为48.4℃、48.9℃和48.3℃，中间部分与电池两端的温差仅为0.6℃，这么小的温差不足以造成中间析Li的现象，所以在本实验中温度并不是造成电池内部衰降速度不一致的原因。
下图为18650电池的可逆容量衰降与Li损失之间的关系，可以看到活性Li的损失与电池可逆容量的损失具有非常强的相关性，表明对于该电池而言循环过程中的活性Li损失是导致电池可逆容量衰降和跳水的主要原因。
为了分析负极活性Li损失的反应机理，作者按照下图所示的位置分别在负极不同的位置进行了取样和制作三电极电池，用于分析正负极的充放电特性。
下图为A电池的5号位置与B电池的2和3号位置的正负极的dQ/dV曲线，从图中能够看到2号位置的负极在0.15V的峰降低了1/3，在0.1V的峰则几乎完全消失，NCM的dQ/dV曲线则能够看到工作电压范围明显变窄，这都表明位置2的电极出现了明显的Li损失，相比之下B电池的位置3处Li的损失要明显的轻于位置2。可以看到，即便是在同一只电池内部不同位置之间仍然存在衰降速度不一致的现象。
这种电池内部的衰降不一致现象在循环寿命末期的电池中是非常普遍的，从下图我们可以看到对于电池A，所有的位置的dQ/dV曲线形状几乎都是非常一致的。但是对于电池B，其1号和2号位置的活性Li的损失就要明显比其他位置严重，而电池C不同位置的dQ/dV曲线都出现了显著的区别，表明C电池内部不同位置之间的衰降速度也存在很大的区别。
引起锂离子电池内部不均匀衰降的因素可能包括温度梯度、压力不均匀和电压差等因素，作者也分别对这些因素进行了分析。
下图为在锂离子电池快速充放电过程中电池表面的温度，我们分别在电池的轴向上取三个点测量电池温度的变化，我们在电池B中观察到负极析Li是从中间位置开始的，因此如果是温度的影响，那么在电池在轴向上应该存在显著的温度梯度。但是测量发现三个测量点的温度分别为48.4℃、48.9℃和48.3℃，中间部分与电池两端的温差仅为0.6℃，这么小的温差不足以造成中间析Li的现象，所以在本实验中温度并不是造成电池内部衰降速度不一致的原因。
