NCA三元锂离子电池分荷电状态循环的热特性和容量衰退研究

层状三元材料LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂（NCA）具有高能量密度和高比容量,在电动汽车领域占据重要地位.但是较差的容量保持率和热安全问题限制了其应用. 本文研究了18650型NCA/graphite（2.4 Ah）锂电池分区间循环容量衰退机理和热行为. 所考虑的荷电状态（state of charge,SOC）区间有0% ~ 20%（低）、20% ~ 70%（中）、70% ~ 100%（高）及0% ~ 100%（全）四个区间. 为了获得电池在不同SOC区间循环后衰减状况,以100个循环为一个周期,每个循环周期结束后,在25 ^oC下测试四个电池的基础特性,包括容量、容量增量（incremental capacity,IC）、电阻及电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy, EIS),同时监测电池放电时的温度来讨论电池不同区间循环后的热行为. 测试结果表明,电池在全区间循环会降低电池寿命,而在非全区间循环的电池都能一定程度上减缓电池衰老的速度. 另外,全区间循环热特性最差而中端循环则表现出较好的热性能,对容量增量曲线分析发现,在高中低区间的性能衰退的主要原因是活性锂离子的损失,而在全区间还包括活性材料的损失和反应内阻的增大.