NCM811电池寿命衰减原因分析

一、结构变化并不是电池循环寿命衰减的重要原因

非原位XRD和SEM数据结果表明：未循环的电池极片与截止电压分别为4.1V、4.2V、4.3V、4.4V的电池以0.2C倍率循环200次后，在颗粒形貌上和原子结构上无明显差别。所以，充放电过程中活物质急剧的结构变化并不是电池循环寿命衰减的重要原因。反而是，在电解液和脱锂状态下高活性活物质颗粒界面间的寄生反应才是4.2V高电压循环下电池寿命缩短的重要原因。

（3）晶格参数变化

1.未循环的极片晶格常数和NCM811活物质粉末的晶格常数是一致的。循环截止电压是4.1V时，其晶格常数也与前两者无明显差别，c轴有少量新增。再看循环截止电压为4.2V、4.3V、4.4V的c轴晶格常数，与4.1V的无明显差别（差异为0.004埃），而在a轴上的数据就差异比较大了。

2.五组比较试验中Ni含量无明显变化。

3.在44.5°下循环电压4.1V的极片展现出较大的FWHM，其他的比较组则比较接近。

在电池充放电过程中，c轴出现了较大的收缩和膨胀。高电压下，电池循环寿命的降低并不是因为活物质结构的变化。因此，以上三点验证了结构变化并不是电池循环寿命衰减的重要原因。

二、NCM811电池循环寿命与电池内寄生反应有关

将NCM811与石墨做成软包电池，两者采用不同的电解液。两组比较实验电池电解液中分别添加了2%VC和PES211，而其电池循环后容量维持率出现较大差异。

由上图可知，添加2%VC的电池截止电压分别为4.1V、4.2V、4.3V、4.4V时，电池循环70次后其容量维持率分别为98%、98%、91%、88%。而添加PES211的电池在循环仅仅40次后，容量维持率就降为91%、82%、82%、74%。重要的是：在之前的实验中，添加PES211的NCM424/石墨和NCM111/石墨体系电池循环寿命要比添加2%VC的要好。这就引发这样的假设：在高镍材料体系中，电解液添加剂对电池寿命影响很大。

从以上数据也可以看出，高电压下的循环寿命比低电压下循环寿命差很多。通过对极化、△V和循环次数进行拟合函数，

可以看出，在低截止电压下循环，电池△V较小，而电压升高到4.3V以上时，△V急剧升高，电池极化加重，这就大大影响了电池的寿命。VC和PES211的△V变化速率是不同的，这进一步验证了电解液添加剂不同，电池极化程度、速度也是不同的。

利用等温微量热法对电池的寄生反应概率进行分析，通过提取极化、熵、寄生热流等参数，与rSOC做出函数关系，