鋰離子電池因其功率和能源能力而無疑是電動設備中使用的最有前途的儲能組件之一，而使用壽命長的電池對于減少對環境的負面影響至關重要。1,2,3然而，鋰離子電池由于其電化學性質而會發生不可逆的老化和疲勞，這受電池化學成分（活性材料、電解質、添加劑等）、電池設計（電池結構、電極工程等）、作條件和使用模式的影響。4,5長壽命電池材料和電池設計一直受到追求，電池壽命管理受到越來越多的關注。6因為延長電池壽命可以降低實現可持續發展的成本和環境負擔。7,8已經研究了大量電池材料，以提高活性材料的循環穩定性，以實現長壽命電池。9Un-Hyuck Kim 等人。10引入了一種 Li[Ni0.90公司0.09鉭0.01]O2陰極，其通過徑向排列的初級粒子與 [003] 晶體織構表現出合理的循環穩定性，有效地消散了在深帶電狀態下發生的內部應變。Odziomek 等人。11制備分層結構的 Li4鈦5O12產生納米和微結構陽極，在超快速充電時具有較長的使用壽命，這已通過半電池的循環測試得到驗證。此外，電池設計是延長電池壽命的有效方法。Manikandan Palanisamy 等人。12研究了含有薄鋰儲液槽電極的同步鋰電池和鋰離子電池，以減輕形成周期中的鋰和容量損失，從而延長電池壽命。Wang 等人。13設計了一種非對稱溫度調制電池，內置了 Ni 箔，用于自加熱，以實現快速充電作下的穩定壽命。電池管理與電池材料和設計改進不同，是通過在不改變電池單元和系統結構的情況下控制最先進的電池來實現電池壽命延長的適用方法。14,15各種應力因素，包括溫度、16,17,18當前匯率，19,20,21截止電壓下限/上限 /22,23充電狀態 （SoC）、24和循環放電深度 （DoD），25在電池壽命管理中考慮，以評估電池的耐用性并制定合適的使用策略。通常，高溫循環會加速電池降解反應，例如活性材料損失和固體電解質界面 （SEI） 膜的生長，從而導致容量衰減。26,27高電流速率會產生更高的擴散應力，觸發電極顆粒中的裂紋，并在中等溫度下增強電池退化。28,29適當控制溫度和電流速率通常是電池管理中優化電池運行策略的主要考慮因素。30,31此外，循環電壓范圍，即截止電壓、SoC 和 DoD 的組合，也是考慮電池循環測試的重要因素。Gao 等人。25研究了 Li（Ni， Mn， Co）O 電池的老化機制2陰極在 5 個分區 SoC 范圍內循環，DoD 為 20%，表明導致降解的主要因素是鋰庫存 （LLI） 的損失。Zhu 等人。24提出一種包含 LiNi 的電池0.5公司0.2錳0.3O2（NCM） 和 LiNi0.9公司0.05鋁0.05O2（NCA） 作為陰極混合物和石墨作為陽極在中等 SoC 范圍內循環，導致更低的容量損失，并且比在循環范圍內包括高或低 SoC 表現得更好，并且可以最大限度地降低意外非線性容量衰減的風險。Aiken 等人。22設計了一種低電壓作方法，要求采用 LiNi 的軟包電池具有最長的使用壽命0.5錳0.3公司0.2O2 陰極，表明軟包電池在高達 3.65 V 和 3.80 V 的電壓下工作（分別約為 0%–30% SoC 和 0%–60% SoC），顯示出優于在 4.2 V 下工作的容量保持率（0%–100% SoC）。未發現對正極的損壞，負極鈍化被確定為低壓作容量衰減的最可能原因。上述研究表明，避免極端電壓通過減少正極材料在高壓下的衰減來促進電池壽命的延長。25,32,33通過避免 Li 的電化學激活，將循環電壓窗口從 2.65–4.2 V （0%–100% SoC） 更改為 3.1–4.2 V （10%–100% SoC），從而顯著延長商用 18650 電池的使用壽命0.75陽極中的 Si 相。然而，壽命開始時電壓窗口 （BoL） 的狹窄設計只允許部分使用整個能量能力，從而降低了電池利用效率，這與電動設備（例如電動汽車應用）中長行駛里程的高能量密度設計標準背道而馳。關于考慮電池利用率和長壽命的報告很少。Bharathraj 等人。34模擬動態充電協議以延長電池循環壽命，其中充電截止電壓分階段增加（直至制造商推薦的最大充電電壓），以便在每周期可提取容量的增加和由于較高的電壓截止值導致容量衰減的退化之間進行權衡。圖 1 說明了容量隨周期的變化以及 A 型電池阻抗的擬合參數。圖 1A-1D、1G-1I 的水平坐標是 Ah 吞吐量，它表示電池在循環期間的總電量，因為在不同電壓窗口中循環的電池的循環次數無法直接比較。圖 1A 中的容量衰減結果顯示 A1_#1–A1_#6 電池的容量線性下降，直到 1,500 Ah 的總吞吐量，之后 A1_#1 和 A1_#2 電池的容量繼續線性下降，而 A1_#3-A1_#6 電池顯示出非線性退化，電池之間的速率增加。可以看出，當 A1_#1–A1_#6 電池達到相同的 3,500 Ah（虛線）通量時，它們具有不同的殘留容量，在圖 1A 中表達了不一致的降解。A1_#1 和 A1_#2 細胞分別具有 73% 和 75% 的優異殘留容量，而 A1_#3-A1_#6 細胞分別具有 52%、60%、36% 和 69% 的殘留容量。組 A2 和 A3 顯示出相似的容量衰減模式，如圖 1、B 和 1C 所示。A2_#1–A2_#3 電池在 1,500 Ah 吞吐量之前顯示線性容量損失，然后 A2_#1 電池繼續顯示線性容量衰減，同時 A2_#2 和 A2_#3 電池遇到更快的非線性容量衰減。當達到 3,500 Ah 的通量時，A2_#1–A2_#3 電池分別具有 73%、66% 和 26% 的剩余容量，如虛線所示。A3 細胞顯示出與 A1 和 A2 細胞相似的容量損失。A3_#1、A3_#2 和 A3_#4 電池在達到 3,500 Ah 吞吐量時出現線性容量衰減，如圖 1C 中的虛線所示。特別是，A3_#3 電池顯示出強烈的非線性容量損失，在 3,000 Ah 吞吐量附近剩余容量為零。圖 1A-1C 中的 A1、A2 和 A3 組使用不同的充電/放電速率在 2.5-4.2 V 的相同電壓窗口中循環。值得注意的是，每個組都有一個一定的降解閾值，其中所有細胞的容量在 N 之前線性下降th循環，之后在一些細胞中非線性地循環。閾值出現在 1,400-1,800 Ah（300-400 次循環）的通量下，相當于 A 型電池初始容量的約 85%。The Nthcycle （N = 400） 在 A4、A5 和 A6 組的 cycle 協議中設置。在 N 之后，較低的截止電壓分別提高到 3.3 V 和 3.0 Vth在 A4 和 A5 中循環，充電/放電倍率與 A1 相同。充電/放電速率設置為 0.5C/0.5C，而不改變 A6 組的標稱電壓窗口。圖 1D 中 A4 和 A5 組中的細胞容量在 N 之前或之后都顯示出線性下降th周期。所有電池在 3,500 Ah 通量下均具有約 70% 的出色殘余容量。A4 和 A5 的平均殘余容量為 71%，與 A1_#3–A1_#5 的 49% 相比提高了 22%，后者在相同的循環速率下也表現出較差的一致性。圖 1A 和 1D 的嵌入式圖描述了 A1、A4 和 A5 電池組在剩余容量為 70% 時的吞吐量。與 A1_#3-6 細胞相比，A4_#1-3 和 A5_#1-3 細胞的平均通量分別提高了 38.1% 和 22.5%。圖 S2 總結了 A6 的容量結果。可以看出，所有電池都顯示出加速的容量衰減，在 3,500 Ah 的吞吐量下僅獲得 50% 的容量。通過比較圖 1A-1D 和 S2 中的結果，可以推斷出在快速衰減閾值之前增加較低的截止電壓可以延長電池壽命，而不會改變 N 之前電池的可用容量th循環，并且在循環過程中顯著改善了在相同作條件下循環的電池的不一致降解。如實驗所述，將 BoL、A1_#3 和 A4_#1 電池拆解，并制作半電池以研究電極的變化。陰極半電池的恒電流測試結果如圖 2A 所示。陰極半電池以不同的電流速率充電和放電，總共 18 次循環。BoL 電池的剩余放電容量最大，然后是 A4_#1 電池，最后是 A1_#3 電池，除了在 2C 處的差異，其中 A4_#1 和 A1_#3 電池的剩余放電容量幾乎為 0，而 BoL 電池的剩余放電容量仍然是其標稱容量的 60%。C/3 和 2C 之間的殘余放電容量存在較大差異，表明陰極極化嚴重。交流電 （AC） 阻抗曲線如圖 2B 所示。從比較中可以看出，陰極半電池的阻抗在循環后急劇增加。在圖 2B 的嵌入圖中可以看到 A4_#1 和 A1_#3 單元的明顯偏移，這意味著歐姆電阻增加（高頻時與實軸的截距）;同時，中頻范圍內的阻抗電弧同時擴大，這可以理解為電化學極化的增加。新陰極和疲勞陰極在選定的 2θ 范圍內的原位 X 射線衍射 （XRD） 圖譜如圖 2C 所示。沒有新反射的出現意味著沒有新的晶相形成和結構損傷。證明在富鎳層狀正極材料的充電和過程中發生了一系列相變（即 H1 → M → H2 → H3）。35在高壓下觀察到 BoL 電池的 （003）NCA 反射和 （104）NCA 反射，但在 A4_#1 和 A1_#3 電池中難以分離 NCA 和 NCM 材料的反射。因此，圖 2C 中的原位 XRD 圖譜僅使用一個菱面體結構 （R-3 m） 模型，并在 FullProf 中使用 Rietveld 方法。36平均晶體結構參數如圖 S3 所示。在疲勞電池中，充電和放電之間的差異在 a 和 c 中都增加，這意味著電極中過電位的增加。A4_#1 和 A1_#3 電池的 a 和 c 的變化變窄，支持循環后陰極中鋰的不完全去鋰化，因為一些鋰被困在陰極中，導致鋰化陰極損失，37這與圖 2A 中的容量測試結果一致。可以得出結論，在循環電池中沒有觀察到來自未識別相的新衍射峰，這表明電極沒有分解成其他晶相。原位溫度分辨 XRD （TR-XRD） 測試提供了熱分解過程中通過相變的平均結構變化，這對于比較陰極材料的熱穩定性行為很有用。對于 BoL 電池，R-3 m，其中從該相到無序尖晶石 （Fd-3 m） 相的相變始于約 225°C（如圖 2 D 中標記），從尖晶石到巖鹽相的相變始于約 550°C。A4_#1 電池的相變溫度與 BoL 電池的相變溫度相似。對于 A1_#3 電池，從尖晶石到巖鹽相的相變發生在 500°C 左右。在加熱過程中，過渡金屬陽離子遷移到鋰層中，在完全鋰化過程中產生空位。每層陽離子的隨機混合導致層狀菱面體結構轉變為尖晶石結構，最后轉變為巖鹽結構。38,39在 Nam 等人中，在從初始層狀結構到 NiO 型巖鹽結構的結構轉變過程中也觀察到氧釋放。39據推測，A1_#3 電池相變溫度的降低提供了更有可能的陽離子混合和氧釋放的信息，表明在全電壓窗口 （2.5–4.2 V） 循環后陰極的熱穩定性降低。容量和阻抗結果表明，熱力學和動力學損失都發生在 A4_#1 和 A1_#3 電池的陰極，但 A4_#1 電池的行為優于 A1_#3 電池，這與原位 XRD 和 TR-XRD 一致。陰極面向集流體的掃描電子顯微鏡 （SEM） 圖像如圖 2E-2G 所示，其中陰極顆粒在 A4_#1 和 A1_#3 電池中明顯破裂。圖 S4A 中附加了 A1 組中一個細胞在 400 次循環下的 SEM 圖像，顯示出與圖 2F 和 2G 相似的形態。微裂紋可以用導致內應力增加的工作電流來解釋。在主晶格中反復插入和提取鋰時產生的高各向異性應變會促進微裂紋的生長，最終導致多晶次級粒子的解體，從而導致離子和電子的傳輸障礙。陰極面向隔膜的 SEM 圖像補充在圖 S4B-S4E 中。由于在電池制造過程中，面向隔膜的陰極表面被軋制工藝壓制，因此沒有發現明顯的變化，但 A1_#3 陰極表面會出現許多解離的顆粒。解離的顆粒通過能量色散 X 射線光譜 （EDX） 結果驗證為 NCM 和 NCA 的分解，如圖 S4F 所示，這被認為有助于降低 A1_#3 電池的熱穩定性。圖 2H 顯示了 2–0.01 V 電壓窗口內陽極半電池的恒電流測試結果。與陰極相比，疲勞電池中的陽極顯示出更好的能量和功率性能。輸出容量從大到小依次為 BoL 電池、A4_#1 電池和 A1_#3 電池。陽極的電化學極化是微不足道的，如 C/3 和 2C 之間殘余放電容量的狹窄差異所示。圖 2 I 中陽極半電池的阻抗在高頻范圍內顯示擴大，否則在中頻范圍內收縮，這意味著循環陽極中的 SEI 電阻增加，電荷轉移電阻降低。中頻范圍內阻抗收縮的一個可能解釋是，由于材料的碎裂，層狀石墨表面積增加。這可能比 SEI 生長的阻礙更能加速（去）嵌入反應。40,41,42阻抗的變化表明 BoL 和循環電池之間的極化較小。非原位 XRD 圖譜顯示，圖 2J 中的石墨旁邊沒有出現額外的體相。如圖 2K-2M 和 S5 所示，所有電池都可以看到石墨的典型片狀結構，并且在面向集流體和隔膜的疲勞 A1_#3 陽極的表面上觀察到密集的沉積和聚集，如圖 2M 和 S5 所示E。在 Surace 等人中觀察到類似的陽極形態，包括不尋常的球形顆粒。43其中，不尋常的球形顆粒被驗證為含氟碳酸乙烯酯 （FEC） 的電解質在循環時分解。LiPF 中高濃度的氟種類6電解質增加了產生許多含氟成核中心的可能性，其中化學物質從 FEC 和 LiPF 成核并生長6根據晶體成核理論分解。44 A 型電池的電解液由離心機提取，并通過氣相色譜-質譜法 （GC-MS） 測試，證明電解液中 FEC 與碳酸乙烯酯 （EC） 的比例為 4 wt % 至 47 wt % （FEC/EC 4/47 wt %）（見圖 S6）。電解液的消耗減少了可回收的鋰并導致 SEI 電阻增加，45導致表層不斷生長，而表層的形成較多，降低了材料的孔隙率，阻礙了鋰進入陽極，導致電池容量的損失。總之，來自 A4_#1 和 A1_#3 電池的陰極表現出動力學和熱力學損失，這與陰極二次粒子的微裂紋和解體有關。陽極主要表現出熱力學損失，因為電化學極化不明顯。從 SEM 圖像中觀察到致密的沉積和聚集結構，這被認為是電解質分解和界面反應導致更快容量損失的結果。上述討論表明，非線性容量衰落與負極表面的沉積有關，這很可能是由于電解質中 FEC 的分解，這意味著不同電池之間的降解不一致與 FEC 的分解和分解程度有關。研究表明，全電池中陽極與 Li/Li 的高電位（陰極與陽極）會觸發 FEC 的分解。+43因此，研究了陽極在循環過程中與 Li/Li 的電位。圖 3A 分別顯示了三電極電池的陰極與 Li/Li、陽極與 Li/Li 以及全電池曲線，其中實線和虛線表示 0.824 mA 和 0.1 mA 的放電速率。圖 3B 顯示了對應于圖 3A 的 0.1 mA 放電的差分電壓 （DV） 曲線。全電池的 DV 曲線中有四個峰，其中 CA1 和 CA2 峰來自陰極，AN1、AN2 和 AN3 峰來自陽極，而 CA1 和 AN1 峰重疊。通常，DV 曲線用于根據峰位置的變化進行降解機理分析。+++37,46,47在循環過程中，L1 的縮短代表陰極活性材料的損失，L2 的縮短代表陽極活性材料的損失。L3 表示陰極與 Li/Li 和陽極與 Li/Li 曲線的相對電壓窗口，其變化與 LLI 有關。陰極和陽極的相對位置由 DV 分析確定。圖 3C 顯示了 A1 組中一個 A 型電池的放電曲線。梯度線表示每個循環中的高倍率 （1C） 放電曲線，分隔的藍線表示每 100 個循環中的低倍率 （C/25） 放電曲線。圖 3C 中標記了高速放電結束時的松弛電壓，該圖顯示隨著周期的增加而增加的趨勢。DV 分析是在 C/25 放電曲線上進行的，因為由于低極化，可以得出明顯的峰值。通過橋接 C/25 和 C/3 處的放電電壓曲線，提出了一種使用弛豫電壓探測陽極電位與 Li/Li 的方法，如圖 3A 和 3D 所示。與圖 3A 中 0.1 mA 放電曲線（實線表示時間 [秒]，x 軸）對應的電壓被視為偽開路電壓 （OCV）。整個電池的 0.824 mA 放電曲線（虛線指的是容量 [Ah]，x 軸）的弛豫電壓命名為點 1 （P1），陰極與 Li/Li 和陽極與 Li/Li 的相應電壓分別定義為 P2 和 P3。當通過實驗獲得 P1 時，可以從 0.1 mA 放電曲線確定相同的電壓點 P4，如圖 3A 所示。然后，一旦在 0.1 mA 放電曲線上確定了它們的相對位置，就可以通過使垂直線穿過 P4 來獲得對應于 P4 的陰極與 Li/Li （P5） 和陽極與 Li/Li （P6） 的電壓。同時，研究發現，陰極對 Li/Li （P2） 和陽極對 Li/Li （P3） 的高倍率放電弛豫電壓 （0.824 mA） 分別等于 P5 和 P6 的電壓，這意味著陰極對 Li/Li 和陽極對 Li/Li 的高倍率放電的弛豫電壓是根據 C/25 倍率放電曲線從整電池高倍率放電的電壓弛豫推導出來的。陰極與陽極，如果確定了陰極與 Li/Li 和陽極與 Li/Li 的偽 OCV 曲線。因此，圖 3D 中提出了一個電壓識別流程圖。首先，通過三電極測試獲得 BoL 狀態下電池的陰極與 Li/Li、陽極與 Li/Li 和陰極與陽極的 OCV 曲線作為基線 （（1））。其次，通過區分循環期間的電壓與容量來處理 DV 曲線。通過識別 DV 曲線峰值的變化來推斷循環電池的陰極和陽極 OCV 曲線之間的變化和偏移（參見“實驗程序”（2） 中的“電壓識別方法”部分）。最后，通過將偏移 OCV 曲線和弛豫電壓相結合，可以獲得循環電池弛豫后陽極與 Li/Li 的電位，如圖 3A （（3）） 中 P1 至 P6 所示。確定 P4 后，容量值將被視為估計容量。圖3 E 中 P1 的實際測試容量和 P4 的估計容量非常吻合，這驗證了電壓識別方法的可靠性。這些電池根據它們是否表現出容量隨時間線性下降而被分類為好電池和壞電池。對于性能良好的電池 （A1_#1–A1_#2） 和性能較弱的電池 （A1_#3–A1_#6） 來說，陽極相對于 Li/Li 的確定工作電位低于 0.8 V，如圖 4A 所示。陽極中沒有銅溶解，因為經驗證，當理論上的陽極電位超過 3.56 V 時，銅開始溶解。++48,49電池 A2_#1（性能良好）和電池充電和放電速率為 2C/2C 的電池 A2_#3（性能較弱）的陽極與 Li/Li 的關系如圖 4B 所示。研究發現，循環性能較弱的電池的負極與 Li/Li 的關系高于早期循環周期（400-600 次循環之前）循環性能優異的電池，如圖 4A 和 4B 所示。從圖 S7 中可以看出，陰極與 Li/Li 的關系位于放電結束時 2.9–3.3 V 以上;此外，完整電池循環至 4.2 V，表明沒有過渡金屬溶解，因為過渡金屬溶解通常發生在較高的充電截止電壓（超過 4.4 V 與 Li/Li）時。++++50,51性能好的電池的陰極工作電位高于性能較弱的電池，這意味著更窄的循環電壓窗口有利于正極材料的穩定性，這與“降解機理分析”一節中的分析一致。據推測，在早期循環中陽極與 Li/Li 的高電位是觸發非線性和不一致電池退化的原因，因為它被解釋為由陽極高電位引起的 FEC 分解，如圖 2M 中的陽極 SEM 圖像中觀察到的那樣。它還解釋了圖 1 D 中較低截止電壓從 2.5 V 增加到 3 V/3.3 V 的電池的良好性能，因為全電池電壓的增加導致陽極相對于 Li/Li 電位的降低，這可以被視為抑制電池快速退化的因素之一。下一節將詳細討論。此外，從圖 4 中可以觀察到，當電池容量快速衰減時，確定的陽極與 Li/Li 的截止電壓開始迅速下降。因此，在實際應用中，第一步是利用所提出的方法來確定陽極與 Li/Li 的截止電壓，如圖 3D 所示。隨后，使用確定的陽極截止電壓與 Li/Li 的衰減速率來確定開始提高較低截止電壓。（A） A1 組陽極與 Li/Li 的確定截止電壓。分別對性能良好 （A1_#1–A1_#2） 和較弱 （A1_#3- A1_#6） 的電池的電壓進行平均。數據表示為 SD ±平均值。+（B） A2 基團的陽極截止電壓與 Li/Li 的關系。+通過觀察圖 3 A 中的 P1、P2 和 P3，陽極的極化低于陰極，因為它在脫鋰過程中具有較高的導電性和低極化。假設當接近截止電壓時，加速的電壓降歸因于陰極的極化和陽極的電位增加。陰極側的極化不能通過工作條件來調節，但可以通過增加電池截止電壓將陽極轉移到較低的工作電位。從圖 4A 和 4B 中的結果可以看出，陽極電位在循環過程中從 0.7 V 降低到 0.2 V，在大約 400 次循環時約為 0.5 V。如圖 5 A 所示，在電池進入快速衰減區域之前（在 A 型電池初始容量的 85% 之后），提出了一種將截止電壓分別從 2.5 V 增加到 3 V 和 3.3 V 的策略。與 400 的全電壓窗口 （2.5–4.2 V） 相比，循環電壓窗口的變化會導致大約 10% 和 20% 的 SoC 損耗th周期。松弛電壓回到 3.35 和 3.5 V，如圖 5B 所示，A5_#1 電池的相應陽極電位從 0.60 V 降至 0.32 V，A4_#1 電池的相應陽極電位從 0.63 V 降至 0.23 V，如圖 5C 所示，如圖 3D 所示。總的來說，陰極沒有明顯的變化，并且始終在適當的電壓范圍內運行，這是工作穩定性的原因。截止電壓的增加使陽極在 400 次循環后保持在低電位范圍內工作，并在 FEC 分解區域之外工作，這與圖 1D 中的良好循環性能相對應，并且退化機制在圖 3 中得到了驗證。（A） A4_#1 電池在循環過程中的電壓曲線，包括前 Nth和 N 之后th周期 （N = 400）。（B） A4_#1 和 A5_#1 電池完全放電后的弛豫電壓。（C） 計算出的陰極與 Li/Li 和陽極與 Li/Li 的電位，其中陰極和陽極對突然的全電池電位變化的貢獻在嵌入圖中進行了比較。++（E 和 F）B 型在 BoL 狀態 （E） 下的交流阻抗結果，B 型 （F） 在疲勞狀態下的結果。（H 和 I）BoL 狀態 （H） 下 C 型的交流阻抗結果和 C 型 （I） 在疲勞狀態下的結果。（D） 和 （G） 中的嵌入圖是 BoL 容量的 70% 和 50% 時的平均 Ah 吞吐量。數據表示為 SD ±平均值。（E）、（F）、（H） 和 （I） 中的嵌入數字顯示了計算的 R0、R1 和 R2。使用另外兩種細胞類型 （B 型和 C 型） 來驗證所提出的壽命延長方法。B型的容量變化如圖 5 D 所示，B1 和 B2 表示不同的循環方案，如表 1 所示。沒有任何變化的細胞 （B1） 在 150 次循環后顯示出加速的容量衰減（大約是初始容量的 90%）。B2 電池的下限截止電壓在 150 次循環后從 2.65 V 提高到 3.0 V，可以發現，在其 BoL 容量的 70% 時獲得了 16.7% 的 Ah 吞吐量增加，在 50% 時實現了 24.5% 的 Ah 吞吐量（BoL 容量是每種類型電池初始容量的平均值）。相應的阻抗如圖 5E 所示。B1_#1 和 B2_#1 在 BoL 狀態下的阻抗相似，電阻隨著電池循環而增加。當 Ah 吞吐量接近 1,240 Ah 時，B2_#1 的所有電阻都小于圖 5F 中 B1_#1 單元的電阻。C 型的循環結果與 B 型相似。容量閾值出現在 200 個周期左右（大約是初始容量的 85%）。如圖 5G 所示，在將下限截止電壓從 2.5 V 增加到 3.0 V 后，在 70% 和 50% 時分別實現了 33.7% 和 40.3% 的容量擴展。在圖 5H 中，電池（C1_#1 和 C2_#1）在開始時顯示出非常接近的電阻，但在圖 5I 中，當每個電阻達到 2,750 Ah 時，每個電阻都會出現明顯的差異。從 B 型和 C 型電池的測試結果中，驗證了所提出的電池壽命延長方法是有效的，有利于減少電池熱力學和動力學損失。根據 A 型的劣化模式，N 設置為 400，B 型設置為 150，C 型設置為 200。比較 A、B 和 C 型電池的使用壽命延長結果表明，在相同的作策略下，即在 N 次循環后將下限截止電壓提高到 3 V（表 1），當容量下降達到 70% 時，A、B 和 C 型電池的吞吐量分別提高了 38.1%、16.7% 和 33.7%。這表明三種類型的電池在延長使用壽命方面的有效性存在差異。導致延長壽命效果差異的一個潛在因素可能在于電池特異性的存在;例如，鑒于 A、B 和 C 型電池的不同陰極電極材料，較低截止電壓的最佳調整可能會有所不同。本研究提出了一種延長電池循環壽命和增強電池全生命周期一致性的方法。18650 鋰離子電池的循環實驗表明，具有大色散的非線性容量退化發生在初始容量的 85% 左右，作為退化閾值。提出了電池降解是電解質分解的結果，并且通過電化學分析和多尺度分析結果驗證了界面反應。假設不一致的降解是由陽極的電位變化與 Li/Li 的變化觸發的。提出了一種延長電池循環壽命的方法，當電池達到容量衰減閾值時，將較低的截止電壓提高到 3 V，從而發生非線性和不一致的衰減。它表明，與 BoL 容量為 70% 的一致性性能較差的電池相比，電池的吞吐量可以提高 38.1%，同時一致性也有所提高。所提出的方法在另外兩種類型的商用鋰離子電池上進行了驗證，在其 BoL 容量的 70% 下分別實現了 16.7% 和 33.7% 的循環壽命延長，在其 BoL 容量的 50% 下分別延長了 24.5% 和 40.3% 的容量。結果表明，電池壽命延長，電池一致性得到提高，而早期電池壽命沒有降低電池利用率。該研究為電池管理提供了新的見解，以延長電池壽命并提高電池在整個生命周期內的一致性。原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666386423002436
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