关于电池容量衰减机理分析
来源：未知
2019-10-27 16:17
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1. 电池性能分析
随着存储时间的增加，电池容量下降。当储存时间达到575d时，电池容量衰减至原容量的85.8%。
电池的充放电系数为0.02C。电池的电压曲线包含多个平台引起的锂离子嵌入和散发石墨,这表明因子0.02 c提供了充足的时间来放松石墨结构的锂离子嵌入和流露出的过程中,可以有效地消除极化对循环的影响。
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将充放电比降低到0.02c，只会使181和575d电池的容量保持率分别提高0.8%和1.4%，而不是0.5。因此，长期高温储存引起的容量衰减是不可逆的。此外，随着存储时间的延长，电池的内部直流电阻并没有明显增大，这也说明电池内部极化并不是导致日历电池容量不可逆下降的主要原因。
2. 电池容量衰减机理分析
为了分析电池容量衰减的原因，将高温储存的电池在1C时充到100%SOC，或放电到100%DOD后拆卸。通过对拆卸后的极板的分析，研究了高温储存对活性正极和负极材料的结构、元素组成和电化学性能的影响。
相分析
不同高温储存时间下电池阴极100%DOD的XRD图。与LiFePO4和FePO4的XRD标准谱相比，极板的所有衍射峰都是对应的，没有检测到异相。
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电极高温储存后的电化学性能
将不同储存时间的电池在100%SOC下拆卸，以极片作为工作电极，以锂片作为对电极制作纽扣电池，充放电试验按0.1℃进行。
不同储存时间的电池中，阴极活性物质的第一次放电比容量均高于155mAh/g，与未储存的阴极活性物质的第一次放电比容量相近，说明储存对LiFePO4结构没有明显的损伤。在图3(c)中，纽扣电池恒压充电的比容量略有增加，但充电的总比容量仍然接近不使用蓄电池的阴极活性物质的比容量。结果表明，575d存储后，阴极极化增大，但不影响阴极材料的锂存储容量，这可能与存储过程中电解液分解产物的沉积有关。
可逆比容量按钮电池组装的181年和575年的335.6和327.1 d存储电池阳极mAh / g,分别小于0.8%和3.0%,未载入史册的按钮电池组装电池阳极,分别表明高温存储也有一个非常小的影响石墨锂存储容量。为了电池安全，通常整个电池的阳极总容量超过总负极容量的10%以上，因此高温储存引起的不可逆阳极容量衰减不会影响电池总容量。
181和575d电池阳极第一次充电比容量分别为未储存电池阳极第一次充电比容量的90.4%和84.5%，接近实际电池的容量保留率。因此，电池容量衰减的主要原因是整个电池中活性锂离子的损失。
综上所述，高温储存对LiFePO4和石墨电极的去锂能力影响不大。为什么100%的阴极国防部高温蓄电池有可怜的阶段和锂正极的锂离子数量少可以接受不是因为能力的活性电极材料中嵌入和删除锂发生了显著变化,但因为可以嵌入的锂离子数量,减少电池释放。电池中的活性锂离子在高温储存过程中被电极/电解质界面的副反应消耗。
极板的物理性质分析
新鲜电池阴极的LiFePO4粒子为球形，粒径约为200nm。贮藏181d后，LiFePO4颗粒之间的间隙大小没有明显变化。575d后，颗粒间隙明显减小。在石墨阳极上，有大量的副反应产物
综上所述，在高温存储过程中，嵌锂态阳极长期处于低电位状态，电解液还原反应消耗活性锂离子，最终生成无机锂盐；高温增加了电解液还原反应速率，使活性锂离子大量损失(图6)。此外，阳极副反应产物沉积、SEI膜增厚，造成电极动力学性能变差。
综上所述，在高温存储过程中，嵌锂态阳极长期处于低电位状态，电解液还原反应消耗活性锂离子，最终生成无机锂盐；高温增加了电解液还原反应速率，使活性锂离子大量损失(图6)。此外，阳极副反应产物沉积、SEI膜增厚，造成电极动力学性能变差。
