許多研究中已經(jīng)報(bào)道了電池容量對(duì)EFC的線性依賴性。[4，20，22]在該線性區(qū)域中的老化機(jī)制可以被分類為周期誘導(dǎo)的容量損失和基于日歷老化的容量損失。循環(huán)引起的容量損失是指由陽極顆粒上的循環(huán)觸發(fā)裂紋和附加的SEI形成引起的鋰消耗。基于日歷老化的容量損失與溫度加速的化學(xué)寄生有關(guān)。消耗鋰的反應(yīng)，例如SEI的形成和重建。10C時(shí)的容量衰減率比25C時(shí)更高很可能是鍍鋰的結(jié)果[7，8]由于較低的溫度下，內(nèi)部電極電阻的新增和陽極電勢最終下降到負(fù)電位，也即達(dá)到Li/Li+負(fù)向可逆電位。[23]

歐姆電阻起源于電池的體積化學(xué)性質(zhì)，包括電解質(zhì)，活性材料和集電體的電阻。[5，24–27]歐姆電阻的新增重要來自電解液中電鹽和溶劑的分解，這又改變了電解質(zhì)的導(dǎo)電性。[21，28-30]

同時(shí)拆解一只在40C下用更高的老化速率循環(huán)的電芯和一個(gè)新電芯。發(fā)現(xiàn)老化的電芯內(nèi)部已經(jīng)干燥，因?yàn)闆]有看到電解液濕潤電極和隔膜的痕跡。沒有可見的液體電解質(zhì)，進(jìn)而可以假定電解質(zhì)分解是顯著的容量衰減和電阻新增的原因。此外，在老化的陽極層上也觀察到電鍍的鋰，在40C的溫度，這通常是沒有想到的。這暗示了翻倍的電池容量衰減和鋰電鍍的影響，參考文獻(xiàn)[5]已經(jīng)進(jìn)行了研究。

放電倍率的影響

這里描述了測試電芯的老化行為。圖2a顯示了在25C環(huán)境溫度下歸一化的放電容量與EFC的關(guān)系，有三種放電率1C，3C和5C，如表II所示。平均表面溫度27.5C，30.2C和31.1C，分別對(duì)應(yīng)1C，3C和5C放電循環(huán)。與圖1a類似，容量在前300個(gè)周期中顯著衰減，之后，容量在所有情況下都呈準(zhǔn)線性下降。所有容量衰退曲線在300次循環(huán)之后幾乎平行，直到壽命結(jié)束。平均電芯表面溫度升高的影響和較高放電率對(duì)老化速率的影響密不可分。1C循環(huán)環(huán)壽命約4800EFC，而5C循環(huán)壽命在3500EFC左右。除了在接近壽命終止的5C循環(huán)的電池之外，容量偏差仍然難以察覺。

圖2b中顯示了25℃下三種不同放電倍率，各電芯歐姆電阻跟隨EFC變化的趨勢。3C和5C的歐姆電阻與1C不同，在開始時(shí)迅速新增，中間段增速比較平緩，而在壽命結(jié)束時(shí)再次顯著新增。值得注意的是，以5C放電速率循環(huán)的電池非常快速地使其歐姆電阻加倍。3C和5C循環(huán)的電芯電阻偏差比1C的大得多，差異伴隨老化的加深而增大。