EnSM：快速充电对锂离子电池正极长循环的影响

实现极快充电（XFC，≤10-15分钟充电）需要全面了解其影响。虽然锂沉积是负极的一个关键瓶颈，但对正极的全部限制还不是很清楚，特别是在具有明确电池设计和条件的延长循环设置中。

美国爱达荷州国家实验室Tanvir R. Tanim等人结合电化学分析、降解建模和测试后表征，介绍了XFC在多个长度尺度上对正极的循环寿命影响。

综合测试矩阵包括41个定义明确的石墨/NMC软包电池，采用不同的快速充电倍率(1–9C)和高达1000次的循环。延长的循环结果表明，在4.1 V上限截止电压下以 1C到 9C 之间进行循环时，正极降解随循环而明显非线性地演化。正极问题在大约225次循环内保持最小，此后开始恶化。

研究发现，损害正极颗粒机械完整性的初级颗粒间分离（或开裂）是正极老化的主要机制。在以后的循环中加重的正极开裂归因于机械疲劳机制，这通过电化学数据、建模和横截面SEM图片进行了验证。

此外，发现疲劳机制对恒流模式下的充电深度比充电速率更敏感，因此，在较高倍率下观察到的裂纹比在较低倍率下减少。

图1 潜在的老化模式

图2 NMC532正极循环后的SEM图像

Extended Cycle Life Implications of Fast Charging for Lithium-Ion Battery Cathode. Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.001

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