在動(dòng)力電池領(lǐng)域，隨著近年來(lái)鋰離子電池能量密度的不斷提升，容量更高的NCM811 材料逐漸替代了中低鎳NCM材料，使得動(dòng)力電池的能量密度有了大幅地提升，電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程也有了顯著提升。高鎳含量的NCM材料雖然具有高比容量和低成本的優(yōu)勢(shì)，但也存在循環(huán)性能較差，熱穩(wěn)定性能差等缺陷[1]，而這些固有缺點(diǎn)也限制了NCM811體系電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。本文以NCM811/石墨體系電芯為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行常溫及45 ℃充放電循環(huán)測(cè)試，分析了不同溫度條件下循環(huán)前后材料晶體結(jié)構(gòu)、形貌等的變化，明確循環(huán)衰減的主要影響因素，有針對(duì)性的提出改善方案，改善后，顯著提升了NCM811/石墨電芯的高溫循環(huán)性能。

以N-甲基吡咯烷酮（NMP）為溶劑，將聚偏氟乙烯（PVDF）充分溶解在NMP中，將幾種導(dǎo)電劑（super-P、CNT等）加入到PVDF膠液中進(jìn)行高速勻漿分散，制備出導(dǎo)電膠液。將定量的NCM811正極材料分散加入到制備的導(dǎo)電膠液中，在高速攪拌機(jī)中充分混合，制成均勻的正極漿料，將漿料雙面涂覆在鋁箔上，經(jīng)過(guò)烘干、碾壓、分切、沖切等工藝獲得正極片。石墨負(fù)極的漿料以去離子水為溶劑，將羧甲基纖維素鈉（CMC）溶解到水中制成CMC膠液，將石墨負(fù)極材料高速分散到CMC膠液中，再加入黏結(jié)劑丁苯橡膠（SBR），制成負(fù)極漿料，將漿料雙面涂覆在銅箔上，經(jīng)過(guò)烘干、碾壓、分切、沖切等工藝獲得負(fù)極片。正負(fù)極間加入隔膜以疊片方式制成極組，經(jīng)極耳焊接后封裝到鋁塑殼中，然后經(jīng)過(guò)注液、化成、排氣、直封切邊等工序制成軟包電池，額定容量為4.8 A·h。

1.2　電池測(cè)試與分析

軟包電池的循環(huán)性能采用美國(guó)Arbin電池測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試。將電池用夾具夾緊，分別在常溫及45 ℃恒溫箱中進(jìn)行循環(huán)測(cè)試，測(cè)試流程如下：1 C恒電流充電至4.2 V，4.2 V恒壓充電至0.05 C；l C恒電流放電至2.5 V，直到容量衰減至初始容量的80%，停止測(cè)試。XRD測(cè)試采用日本理學(xué)株式會(huì)社生產(chǎn)的D/max-2500PC X射線衍射儀；采用日本技術(shù)株式會(huì)社生產(chǎn)的JSM-6360LV掃描電子顯微鏡進(jìn)行循環(huán)前后樣品斷面的形貌觀察實(shí)驗(yàn)；用美國(guó)Thermo Electron公司的XPS型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀進(jìn)行循環(huán)后負(fù)極片上金屬沉積量的測(cè)試。

圖1   NCM811/石墨實(shí)驗(yàn)軟包電池常溫及45 ℃1 C/1 C循環(huán)曲線

采用平均電壓法^[2]對(duì)常溫循環(huán)衰減原因進(jìn)行分析。電池的平均電壓可以通過(guò)以下方式計(jì)算獲得：首先通過(guò)電壓對(duì)容量積分獲得電池的充放電能量數(shù)據(jù)，然后將充放電總能量除以電池的總?cè)萘考纯傻玫诫姵氐钠骄妷?。其中?/span>V _av,c為充電平均電壓，V _av,d為放電平均電壓。RV為由內(nèi)阻升高引起的電池平均電壓變化，SV為因活性Li損失引起的平均電壓變化。根據(jù)內(nèi)阻和Li損失引起的電池充放電平均電壓變化的特點(diǎn)，可將充放電過(guò)程中的平均電壓變化用式(1)、(2)表達(dá)，其中充電過(guò)程中由于內(nèi)阻和Li損失都會(huì)導(dǎo)致電池平均電壓的升高，因此兩者是相加的關(guān)系，但是在放電過(guò)程中由于Li損失會(huì)導(dǎo)致平均電壓的升高，而內(nèi)阻則會(huì)導(dǎo)致平均電壓下降，因此兩者是相減的關(guān)系。

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