溫度對於鋰離子電池效能會產生顯著的影響，高溫一方面會加快Li+在電池內部的傳輸速度，提升鋰離子電池的效能，但是另一方面也會導致鋰離子電池的介面副反應加劇，引起容量損失和電效能衰降。

近日，日本的長岡技術大學的

Yating

Du

（第一作者）和

Minoru Umeda

（通訊作者）等人對

高鎳體系鋰

離子電池在

8

0

℃下的儲存效能進行了研究，研究表明在高溫下隨著儲存時間的增加，電池

容量衰降也

更為嚴重，分析發現正極材料是導致電池

效能衰降的

主要原因。

在該研究中作者採用高鎳正極體系的18650電池進行了分析，下圖為具體的測試方法，為了穩定電池的初始容量，首先對電池對電池進行了兩次充放電。

在該實驗中所有的18650電池被首先充滿電，然後再80℃下儲存45天以研究高溫儲存對於電池效能的影響。下圖a為儲存不同時間的電池的放電曲線，從下圖中能夠看到隨著儲存時間的增加，電池的容量逐漸降低，經過45天儲存後電池的容量損失達到了12。6%。

下圖為18650電池在儲存之前和儲存不同時間之後的容量差分曲線，從圖中能夠看到D和E兩個特徵峰向更高電壓發生偏移，而A、B和C特徵峰則沒有顯著的遷移。其中E峰主要反應的是高鎳正極材料的H2-H3相變，轉變為H3相後會引起材料內部的擴散係數降低，從而加劇電池的極化，特徵峰E的這種電壓偏移現象表明材料的晶體結構在儲存過程中受到一定的影響，導致極化增加。

在完成高溫儲存後，作者又將電池充滿電進行了交流阻抗測試（結果如下圖a所示），從圖中能夠看到隨著儲存時間的增加，中頻區域反映電荷交換阻抗的半圓直徑顯著增加。透過對交流阻抗資料進行擬合處理，獲取了電池中歐姆阻抗、SEI膜阻抗和電荷交換阻抗，從下圖c中能夠看到電荷交換阻抗R2在儲存的過程中快速增加，而電荷交換阻抗更多的是來自正極，表明高溫儲存的過程中正極的介面副反應較為嚴重，導致了材料表面結構的衰變，從而引起介面阻抗的增加。

為了進一步分析引起正極介面阻抗增加的主要原因，作者對80℃高溫儲存45天后的電池進行了拆解和SEM、XRD分析，下圖a和b分別為新鮮和儲存後的正極照片，從圖中能夠看到高溫儲存後的高鎳材料顆粒出現了明顯的破碎現象。下圖c和d負極照片可以看到儲存前後負極的形貌幾乎沒有顯著的變化，這表明在儲存的過程中，介面副反應主要來自正極。

下圖中作者採用XRD工具對迴圈前後的正極材料結構變化資訊進行了分析，其中藍色曲線為新鮮電極，紅色曲線為80℃高溫儲存後的電極，從圖中能夠看到104衍射峰在高溫儲存後向高角度發生了偏移，表明c軸方向上晶格發生了收縮。

Yating Du的研究表明在80℃高溫條件下儲存時，鋰離子電池會發生顯著的容量損失和內阻增加，分析表明這些衰降主要來自於正極材料，在滿電儲存的過程中，電解液會在高鎳正極材料的表面發生氧化分解，進而產生介面相變層，因此阻抗的增加和活性鋰的消耗。

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Capacity fade characteristics of nickel-based lithium-ion secondary battery after calendar deterioration at 80℃， Journal of Power Sources 501 （2021） 230005，

Yating

Du, Kosuke Fujita, Sayoko

Shironita

,

Yoshitsugu

Sone,

Eiji

Hosono

,

Daisuke

Asakura

, Minoru Umeda