鋰離子電池在不同溫度下的容量衰退表現

鋰離子電池越來越廣泛地應用到人們的生產生活當中，這使得它的溫度環境成為關注的要點，相對來說，鋰電池更容易在高溫環境下產生安全問題，因此，必須對鋰電池進行高溫性能的測試，并與其常溫測試數據相比較。

測試條件：選擇兩只比亞迪生產的950mAh063450方型鋰電池，分別在25℃(常溫)和60℃(高溫)下進行。

充放電制度設計：適用恒流恒壓充電和恒流放電制度。充電終止電壓為4.2V，放電終止電壓為3.0V。首先以1C即950mA充電至4.2V，再以4.2V恒壓充電直至電流達到20mA;然后以950mA恒流放電至3.0V，如此循環充放電300次。

這里截取三個節點：即第50次、150次、300次充放電循環。

一、在前50次循環過程中：

1、25℃下的表現：容量衰減過程略有起伏，但并非線性，50次后的放電容量保持在96.6%;

2、60℃下的表現：容量衰減過程接近于線性，50次后的放電容量保持在95.5%。

這說明，在50次以內較少的循環時，高溫循環穩定性略差于常溫循環穩定性。但這里有一個很重要的現象，即鋰電池在高溫條件下放出的電量高于電池的額定容量，這里的原因在于，高溫時電解質的黏度降低，從而加快了鋰離子的遷移速度，這時，不但放電容量高于額定容量，而且充入的電量更高。

二、在前150次循環過程中：

1、60℃下放出的容量每次都大于25℃時放出的容量;

2、60℃下初始容量為1020mAh，高于額定容量，25℃下初始容量為930mAh，但60℃時容量衰減較快。

三、300次循環后的狀態：這時，常溫狀態下的指標全面優化，在保持較慢的容量衰減速度時，其容量可以保持在800mAh，而60℃時只有730mAh。此時，60℃下的充放電電壓平臺越來越低，而常溫下幾乎不變。

上述容量衰減的表現還可以從鋰電池充電在不同溫度下的電量補充情況進行佐證：在25℃下經過300次循環后，其恒流充電和恒壓充電的比例變化不大，但在60℃時，恒流充電所獲得的電量補充逐漸減少，而恒壓階段獲得的電量顯著增加。這是由于電池極化現象引起的。

從本質上來說，鋰電池容量衰退都有電池極化的影響，即鋰離子擴散速度跟不上電子的轉移速度使得電池正極容納的鋰離子越來越少。在60℃的高溫下，這種極化過程很大程度地加劇，這也是導致鋰電池容量衰減的根本原因。

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