一般來說鋰離子電池的使用壽命重要受兩個因素的影響：1）使用時間；2）循環(huán)次數(shù)。根據(jù)鋰離子電池的衰降速度我們又可以將電池的衰降過程中分為前期的線性衰降過程和后期的非線性衰降過程。非線性衰降過程的典型特點是在短時間內(nèi)電池的容量大幅衰降，也就是我們通常所說的容量跳水，這關(guān)于動力鋰電池的使用和梯次利用都是非常不利的。

德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)的SimonF.Schuster（第一作者、通訊作者）分析了電池使用電壓窗口區(qū)間、充電電流和溫度關(guān)于動力鋰電池非線性衰降的影響，研究表明更寬的電壓窗口、更大的充電電流和更低的溫度都會加速負(fù)極SEI膜的生長，造成負(fù)極動力學(xué)條件表差，從而加速負(fù)極表面析鋰現(xiàn)象的出現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致電池非線性衰降現(xiàn)象更早的出現(xiàn)。

上圖a是一個典型鋰離子電池從線性衰降過渡到非線性衰降的曲線（NMC/石墨體系），從圖中能夠看到電池在非線性衰降階段的衰降速度是線性衰降階段的7倍以上。通常我們認(rèn)為前期線性衰降階段鋰離子電池容量衰降的重要因素是SEI膜生長造成的活性Li損失，在非線性衰降階段則是由于SEI膜的生長導(dǎo)致負(fù)極的動力學(xué)條件變差引起金屬鋰在負(fù)極表面的析出，析出的金屬鋰則進(jìn)一步促進(jìn)了電解液的分解和SEI膜的生長，從而加劇了金屬鋰的析出，導(dǎo)致鋰離子電池的衰降速度大大加速。

實驗中SimonF.Schuster采用的電池為來自E-oneMoliEnergy公司的IHR18650A電池，正極材料為NMC材料，負(fù)極材料為石墨，標(biāo)稱容量1.95Ah。實驗中重要分析了使用電壓窗口、充電倍率、放電倍率和溫度對電池非線性衰降的影響，具體的實驗安排如下表所示。

1.工作電壓窗口的影響

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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下圖為不同的電壓窗口范圍內(nèi)電池的循環(huán)性能曲線，從下圖a我們能夠看到隨著電池工作電壓窗口的擴大，電池發(fā)生非線性衰降的節(jié)點明顯提前，例如相比于電壓窗口1.2V（3.0-4.2V）的電池，電壓窗口為0.94V（3.17-4.11V）的電池線性衰降段的長度新增42%左右。作者認(rèn)為這重要是由于在較寬的電化學(xué)窗口下導(dǎo)致正極過渡金屬元素的溶出加劇，溶出的過渡金屬元素遷移到負(fù)極表面導(dǎo)致負(fù)極SEI膜生長的加速，從而導(dǎo)致負(fù)極動力學(xué)條件加速衰降，因此負(fù)極更早的析出金屬鋰，導(dǎo)致了非線性衰降更早的出現(xiàn)。

從下圖b和c能夠看到電池的歐姆阻抗和電荷交換阻抗的新增與電池可逆容量衰降之間存在非常密切的相關(guān)性，因此我們可以通過BMS系統(tǒng)對電池內(nèi)阻變化的跟蹤實現(xiàn)對非線性衰降的預(yù)測。

2.充放電倍率的影響

由于鋰離子電池非線性衰降重要是負(fù)極表面金屬鋰的析出造成的，因此充放電電流也與鋰離子電池非線性衰降出現(xiàn)的早晚有著密切的關(guān)系，下圖a為不同的充放電電流下電池的循環(huán)性能曲線，從圖中能夠注意到對電池非線性衰降影響最大的是電池的充電電流，在1C倍率下進(jìn)行充電的電池幾乎從一開始就呈現(xiàn)出非線性衰降的趨勢，但是假如我們將充電電流降低到0.5C那么電池出現(xiàn)非線性衰降的時間節(jié)點將大大延遲，而放電電流關(guān)于電池非線性衰降的影響幾乎可以忽略不計。這重要是因為隨著充電電流的提高，負(fù)極的極化也會出現(xiàn)明顯的新增，也就導(dǎo)致了負(fù)極析鋰的風(fēng)險大大新增，析出的多孔結(jié)構(gòu)的金屬鋰會促進(jìn)電解液的分解，從而加速負(fù)極動力學(xué)性能的下降，導(dǎo)致非線性衰降的提前出現(xiàn)。