在鋰離子電池中負極電勢較低，因此會導致電解液在其表面發(fā)生還原反應，產生的分解產物就成為了我們常說的SEI膜，SEI膜電子絕緣，但是能夠導通Li+，因此良好的SEI膜能夠有效的抑制電解液的分解，提升鋰離子電池的循環(huán)壽命，但是SEI膜實際上并不能完全阻止電解液的分解，首先是由于初期的SEI膜較薄，因此部分電子還能夠擴散到SEI膜的表面，導致電解液的繼續(xù)分解，隨著SEI膜的增厚電子擴散的難度變的越來越大，因此SEI膜的生長速度也會相應的降低。其次，在負極嵌鋰過程中會發(fā)生體積膨脹導致SEI膜的破壞，新鮮的電極表面裸露出來從而導致電解液持續(xù)分解和SEI膜的持續(xù)生長，因此在鋰離子電池循環(huán)過程中SEI膜會發(fā)生持續(xù)的生長，導致負極厚度的增加，從而在電池內部產生壓力。

從上面的分析不難看出SEI膜的生長與電極內部壓力的增加之間存在密切的關系，同時SEI膜的生長也與鋰離子電池的可逆容量衰降之間存在密切的聯(lián)系，因此我們能否通過監(jiān)測鋰離子電池內部壓力的變化來預測鋰離子電池壽命衰降呢？近日加拿大達爾豪斯大學的A.J.Louli（第一作者）和J.R.Dahn（通訊作者）分析發(fā)現(xiàn)鋰離子電池持續(xù)增長的壓力與可逆容量損失之間存在緊密的關聯(lián)，可以通過測量鋰離子電池的內壓變化實現(xiàn)對鋰離子電池容量衰降速度的預測。

Si負極在循環(huán)過程中體積膨脹比較大，對SEI膜的穩(wěn)定性提出了比較高的要求，眾多的研究表明電解液中添加部分FEC能夠很好的改善含Si負極的循環(huán)性能。下圖A展示了B和D兩種電池分別添加1%和10%FEC后的循環(huán)性能，能夠看到添加1%FEC的B電池在循環(huán)50次后開始出現(xiàn)跳水，而添加10%FEC的B電池在循環(huán)100次后仍然沒有出現(xiàn)突然的容量跳水。添加1%FEC的電池D在循環(huán)250次后容量開始出現(xiàn)跳水，但是添加10%FEC的電池D循環(huán)超過300次后仍然沒有出現(xiàn)顯著的容量跳水，這主要是由于添加FEC較少的電池在FEC添加劑逐漸消耗完后不能有效的阻止電解液的分解，因此導致電解液在負極表面的快速分解，消耗有限的活性Li。下圖B則展示了幾種電池循環(huán)過程中壓力的變化，可以看到添加1%FEC的電池B和D分別在各自容量開始出現(xiàn)跳水的循環(huán)次數(shù)壓力也呈現(xiàn)出指數(shù)型增長，而添加10%FEC的電池在循環(huán)過程中壓力增加則相對比較平緩，沒有出現(xiàn)突然的快速增長，這也與幾種電池的循環(huán)表現(xiàn)非常一致。

鋰離子電池衰降的預測分析通常需要借助復雜的模型或昂貴的設備，A.J.Louli通過簡單的測量壓力數(shù)據(jù)，就實現(xiàn)對電池可逆容量的快速預測，不可逆壓力增加越慢的電池，循環(huán)性能通常也會越好，當電池的壓力呈現(xiàn)指數(shù)級增加時通常意味著電池的容量即將出現(xiàn)跳水。