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锂离子电池凭借着高能量密度和长循环寿命的特点,在消费电子领域和动力电池领域得到了广泛的应用,但是锂离子电池在循环的过程中由于电极界面副反应的存在,会导致持续的容量和电性能的衰降。为了研究锂离子电池的寿命衰降机理,比较常规的手段是对电池进行解剖分析,并利用SEM和XRD等手段对电极形貌和晶体结构的变化进行分析,但是这些方法并不擅长分析活性Li的损失。dV/dQ曲线法是一种无损分析锂离子性能衰降的有效方法,通过采用小电流对电池进行充放电,分析正负极活性物质的相变,从而确定正、负极活性物质和活性Li的损失。近日,德国卡尔斯鲁厄理工学院的JiangongZhu(第一作者,通讯作者)等人采用dV/dQ曲线法对电池的衰降机理进行了分析,研究表明正极活性物质损失和活性Li的损失是引起电池循环容量损失的主要因素。dV/dQ曲线由于能够将正、负极的活性物质损失和活性锂的损失进行区分,因此被广泛的应用于锂离子电池寿命衰降机理的研究之中,但是dV/dQ曲线法无法分析由于电池内阻增加引起的电性能衰降,因此在这里作者结合了交流阻抗手段对电池的衰降机理进行了分析。实验中作者采用2.5Ah的电池作为研究对象,电池的基本信息如下表所示,正极为42%的NCM与58%的NCA混合体系,负极为石墨,为了分析电池在不同制度下的衰降机理,作者采用三种循环制度:1)25℃,1C恒流充电/1C恒流放电;2)25℃,1C恒流+恒压充电/1C恒流放电;3)0℃,1C恒流充电/1C恒流放电。下图为在三种制度下进行循环的电池的容量衰降等数据,从下图a能够看到在前次循环中三种电池的容量衰降都是线性的,其中25℃恒流/恒压充电的电池衰降速度更快一些,当循环到次时,25℃恒流/恒压充电的电池的可逆容量衰降到了初始容量的65%,25℃恒流充电的电池可逆容量衰降到了初始容量的75%,而0℃恒流充电的电池衰降速度最慢,在经过次循环后可逆容量仍然可达初始容量的85%左右。通常而言,低温下由于负极析锂的因素,会导致电池衰降速度大大加快,但是在该测试中0℃下循环的电池却表现出了更好的性能,作者认为这可能源自两方面的因素:1)电池在循环过程中产热较多(充电过程表面温度6℃,放电过程电池表面温度9℃);2)在低温下循环时,由于极化等因素的存在电池的放电深度比较浅,有利于电池循环性能的提升。下图为正极vsLi+/Li、负极vsLi+/Li和全电池的dV/dQ曲线,从下图b中能够看到负极有三个明显的特征峰AN1、AN2和AN3,其中AN1特征峰为LixC6中的x=0.58时,此时为石墨颗粒内部有部分的LiC6,AN2附近为LiC12相(x=0.2),而正极出现了两个明显的特征峰——CA1和CA2,其中CA1在4.V附近,此时的晶胞参数c/a达到最大,部分的O元素开始分解。在dV/dQ曲线中我们