锂电池碳负极衰退机理研究论文

实验过程中，科学家们对氧化铁电极的锂离子电池进行了接近100次的充放电过程后，发现电池衰减主要由氧化锂积累和电解质分解造成。此次试验选用的氧化铁电极原材料为磁铁矿，其在第一次放电时可以完全分解成为金属铁纳米颗粒和氧化锂，但在接下来的充电过程中，上述反应无法完全可逆的进行，导致金属铁和氧化锂有残留物存在于电池中。在随后的充放电循环过程中，氧化锂和金属铁纳米颗粒的混合材质逐渐积累，随着电解质与电极的损耗，混合物质在电池内部也会影响正负极电子的传递，最终整个电池的性能出现衰减。科学家们指出，在低电流下运行电池，可以通过减慢充电速度，恢复部分容量为电子传输提供足够的时间；然而，要彻底解决这一问题，还需要其他方案。他们认为，在电极材料中添加其他元素和改变电解质，可以改善容量衰减。上述技术如果后续可以用到新能源 汽车 领域，这将大大提升纯电动车型的耐用性，提升它的保值率。

以下是关于锂离子电池衰减的原因：1、阴极材料的结构变化：正极材料是锂离子电池的重要来源。当锂离子从正极上去除时为了保持材料的电中性状态金属元素将不可防止地氧化到高氧化状态并伴随着组分的变化。元件的转变容易导致相转移和体相结构的变化电极材料的相变会引起晶格参数和晶格失配的变化诱导应力会导致材料的晶粒断裂和裂纹扩展导致材料结构的机械损伤从而导致锂离子电池电化学性能的衰退。2、负极材料的结构：碳材料和钛酸锂是商用锂离子电池的常用材料。采用典型的负极石墨进行分析。锂离子电池容量的衰减是首次出现在形成阶段其中SEI在负极表面消耗了一些锂离子。