隨著充放電循環次數的增加，電池容量會不斷衰減。 當容量衰減到額定容量的75%～80%時，則認為鋰離子電池處於失效狀態。 放電倍率、電池溫升、環境溫度對鋰離子電池的放電容量影響較大。

本文采用對電池進行恆壓恆流充電和恆流放電的充放電標準。 依次以放電倍率、電池放電溫升、環境溫度為變量，定量進行循環實驗，分析不同正極材料下的放電倍率和電池放電溫度。 溫度、環境溫度和循環次數對鋰離子電池放電容量的影響。

1、電池的基本實驗程序

正負極材料不同，循環壽命差異很大，影響電池的容量特性。 磷酸鐵鋰（LFP）和鎳鈷錳三元材料（NMC）以其獨特的優勢被廣泛用作鋰離子二次電池的正極材料。 從表1可以看出，NMC電池的額定容量、標稱電壓和放電倍率均高於LFP電池。

LFP和NMC鋰離子電池按一定的恆流恆壓充電恆流放電規則充放電，記錄充放電截止電壓、放電倍率、電池溫升、實驗溫度、電池容量變化在充放電過程中的狀態。

2、放電倍率對放電容量的影響固定溫度和充放電規則，根據不同的放電倍率將LFP電池和NMC電池進行恆流放電。

分別調節溫度：35、25、10、5、-5、-15°C。 從圖1可以看出，在相同溫度下，通過提高放電倍率，磷酸鐵鋰電池的整體放電容量呈現下降趨勢。 在相同的放電倍率下，低溫變化對磷酸鐵鋰電池的放電容量影響較大。

當溫度降至0℃以下時，放電容量衰減嚴重，容量不可逆。 值得注意的是，LFP電池在低溫和大放電倍率的雙重影響下，加劇了放電容量的衰減。 與LFP電池相比，NMC電池對溫度更為敏感，其放電容量隨環境溫度和放電倍率變化顯著。

從圖2可以看出，在相同溫度下，NMC電池的整體放電容量呈現先衰減後上升的趨勢。 相同放電倍率下，溫度越低，放電容量越低。

隨著放電倍率的提高，鋰離子電池的放電容量不斷下降。 原因是由於極化嚴重，放電電壓提前降低到放電截止電壓，即縮短放電時間，放電不充分，負極Li+不脫落。 完全嵌入。 當電池放電倍率在1.5~3.0之間時，放電容量開始出現不同程度的恢復跡象。 隨著反應的繼續，電池本身的溫度會隨著放電倍率的增加而顯著升高，Li+的熱運動能力增強，擴散速度加快，從而使Li+的脫嵌速度加快，放電容量上升。 可以得出結論，大放電倍率和電池本身溫升的雙重影響導致了電池的非單調現象。

3、電池溫升對放電容量的影響。 NMC電池分別在2.0℃下進行2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、30C放電實驗，鋰離子電池放電容量與溫升的關係曲線如圖3所示。

從圖3可以看出，在相同放電容量下，放電倍率越高，溫升變化越顯著。 分析相同放電倍率下恆流放電過程的三個階段可知，溫升主要出現在放電初期和後期。

四、環境溫度對放電容量的影響鋰離子電池的最佳工作溫度為25-40℃。 從表2和表3的對比可以看出，當溫度低於5°C時，兩種電池放電較快，放電容量顯著降低。

低溫實驗後，又恢復了高溫。 相同溫度下，LFP電池放電容量下降137.1mAh，NMC電池下降47.8mAh，但溫升和放電時間沒有變化。 可見LFP熱穩定性好，僅在低溫下耐受性較差，電池容量有不可逆衰減； 而 NMC 電池對溫度變化很敏感。

五、循環次數對放電容量的影響 圖4為鋰離子電池容量衰減曲線示意圖，記錄0.8Q時的放電容量為電池失效點。 隨著充放電循環次數的增加，放電容量開始呈現下降趨勢。

1600mAh LFP電池0.5C充放電，0.5C放電進行充放電循環實驗。 共進行600次循環，以電池容量的80%作為電池失效判據。 以100為間隔時間，分析放電容量和容量衰減的相對誤差百分比，如圖5所示。

2000mAh NMC電池在1.0C充電，1.0C放電進行充放電循環實驗，取電池容量的80%作為壽命結束時的電池容量。 取前700次，以100為區間，分析放電容量和容量衰減的相對誤差百分比，如圖6所示。

LFP電池和NMC電池在循環次數為0時的容量為額定容量，但通常實際容量小於額定容量，因此在前100次循環後，放電容量衰減嚴重。 LFP電池循環壽命長，理論壽命1,000次； NMC電池的理論壽命為300次。 相同循環次數後，NMC電池容量衰減更快； 當循環次數為 600 時，NMC 電池容量衰減接近失效閾值。

6。 結論

通過對鋰離子電池的充放電實驗，以正極材料、放電倍率、電池溫升、環境溫度和循環次數五個參數為變量，分析了容量相關特性與不同影響因素之間的關係，得出以下結論：

(1)在電池額定溫度範圍內，適當的高溫促進Li+的脫嵌嵌入。 尤其是放電容量，放電倍率越大，發熱率越大，鋰離子電池內部的電化學反應越明顯。

(2) LFP電池在充放電過程中表現出良好的高溫適應性和放電倍率； 耐低溫性差，放電容量衰減嚴重，加熱後不能恢復。

(3)在充放電循環次數相同的情況下，LFP電池循環壽命長，NMC電池容量衰減到額定容量的80%的速度更快。 (4)與LFP電池相比，NMC電池的放電容量對溫度更敏感，在大放電倍率下，放電容量不單調，溫升變化明顯。