随着充放电循环次数的增加，电池容量会不断衰减。 当容量衰减到额定容量的75%～80%时，则认为锂离子电池处于失效状态。 放电倍率、电池温升、环境温度对锂离子电池的放电容量影响较大。

本文采用对电池进行恒压恒流充电和恒流放电的充放电标准。 依次以放电倍率、电池放电温升、环境温度为变量，定量进行循环实验，分析不同正极材料下的放电倍率和电池放电温度。 温度、环境温度和循环次数对锂离子电池放电容量的影响。

1、电池的基本实验程序

正负极材料不同，循环寿命差异很大，影响电池的容量特性。 磷酸铁锂（LFP）和镍钴锰三元材料（NMC）以其独特的优势被广泛用作锂离子二次电池的正极材料。 从表1可以看出，NMC电池的额定容量、标称电压和放电倍率均高于LFP电池。

LFP和NMC锂离子电池按一定的恒流恒压充电恒流放电规则充放电，记录充放电截止电压、放电倍率、电池温升、实验温度、电池容量变化在充放电过程中的状态。

2、放电倍率对放电容量的影响固定温度和充放电规则，根据不同的放电倍率，将LFP电池和NMC电池进行恒流放电。

分别调节温度：35、25、10、5、-5、-15°C。 从图1可以看出，在相同温度下，通过提高放电倍率，磷酸铁锂电池的整体放电容量呈现下降趋势。 在相同的放电倍率下，低温变化对磷酸铁锂电池的放电容量影响较大。

当温度降至0℃以下时，放电容量衰减严重，容量不可逆。 值得注意的是，LFP电池在低温和大放电倍率的双重影响下，加剧了放电容量的衰减。 与LFP电池相比，NMC电池对温度更为敏感，其放电容量随环境温度和放电倍率变化显着。

从图2可以看出，在相同温度下，NMC电池的整体放电容量呈现先衰减后上升的趋势。 相同放电倍率下，温度越低，放电容量越低。

随着放电倍率的提高，锂离子电池的放电容量不断下降。 原因是由于极化严重，放电电压提前降低到放电截止电压，即缩短放电时间，放电不充分，负极Li+不脱落。 完全嵌入。 当电池放电倍率在1.5~3.0之间时，放电容量开始出现不同程度的恢复迹象。 随着反应的继续，电池本身的温度会随着放电倍率的增加而显着升高，Li+的热运动能力增强，扩散速度加快，从而加快Li+的脱嵌速度，放电容量上升。 可以得出结论，大放电倍率和电池本身温升的双重影响导致了电池的非单调现象。

3、电池温升对放电容量的影响。 NMC电池分别在2.0℃下进行2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、30C放电实验，锂离子电池放电容量与温升的关系曲线如图3所示。

从图3可以看出，在相同放电容量下，放电倍率越高，温升变化越显着。 分析相同放电倍率下恒流放电过程的三个阶段可知，温升主要出现在放电初期和后期。

四、环境温度对放电容量的影响锂离子电池的最佳工作温度为25-40℃。 从表2和表3的对比可以看出，当温度低于5°C时，两种电池放电较快，放电容量显着降低。

低温实验后，又恢复了高温。 相同温度下，LFP电池放电容量下降137.1mAh，NMC电池下降47.8mAh，但温升和放电时间没有变化。 可见LFP热稳定性好，仅在低温下耐受性差，电池容量有不可逆衰减； 而 NMC 电池对温度变化很敏感。

五、循环次数对放电容量的影响 图4为锂离子电池容量衰减曲线示意图，记录0.8Q时的放电容量为电池失效点。 随着充放电循环次数的增加，放电容量开始呈现下降趋势。

1600mAh LFP电池0.5C充放电，0.5C放电进行充放电循环实验。 共进行600次循环，以电池容量的80%作为电池失效判据。 以100为间隔时间，分析放电容量和容量衰减的相对误差百分比，如图5所示。

2000mAh NMC电池在1.0C充电，1.0C放电进行充放电循环实验，取电池容量的80%作为寿命结束时的电池容量。 取前700次，以100为区间，分析放电容量和容量衰减的相对误差百分比，如图6所示。

LFP电池和NMC电池在循环次数为0时的容量为额定容量，但通常实际容量小于额定容量，因此在前100次循环后，放电容量衰减严重。 LFP电池循环寿命长，理论寿命1,000次； NMC电池的理论寿命为300次。 相同循环次数后，NMC电池容量衰减更快； 当循环次数为 600 时，NMC 电池容量衰减接近失效阈值。

6。 结论

通过对锂离子电池进行充放电实验，以正极材料、放电倍率、电池温升、环境温度和循环次数五个参数为变量，分析了容量相关特性与不同影响因素之间的关系，得出以下结论：

(1)在电池额定温度范围内，适当的高温促进Li+的脱嵌嵌入。 尤其是放电容量，放电倍率越大，发热率越大，锂离子电池内部的电化学反应越明显。

(2) LFP电池在充放电过程中表现出良好的高温适应性和放电倍率； 耐低温性差，放电容量衰减严重，加热后不能恢复。

(3)在充放电循环次数相同的情况下，LFP电池循环寿命长，NMC电池容量衰减到额定容量的80%的速度更快。 (4)与LFP电池相比，NMC电池的放电容量对温度更敏感，在大放电倍率下，放电容量不单调，温升变化明显。