三元材料锂离子电池容量衰减的原因
●三元锂离子电池正极材料的结构变化
正极材料是锂离子的重要来源，当锂离子从正极中脱出时候，为了维持材料电中性状态，金属元素必然会被氧化到达一个高的氧化态，这里就伴随了组分的转变。组分的转变容易导致相转移和体相结构的变化。电极材料相转变可以引起晶格参数的变化及晶格失配，由此出现的诱导应力引起晶粒的破碎，并引发裂纹的传播，造成材料的结构发生机械破坏，从而引起电化学性能衰减。
KIM等对层状LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料的微观结构进行了研究分析，由于Li+(0.76)与Ni2+(0.69)有相近的离子半径，富镍材料较易出现Ni2+向Li+空穴迁移的情况，导致出现结构的无序性；体积的反复变化导致活性材料出现裂纹及孔隙，随着循环的进行，材料结构逐渐由菱方结构转变成尖晶石相，在循环初期结构的激烈变化导致容量及电压的快速衰退。
●三元锂离子电池负极材料结构
商业化锂离子电池常用的负极材料有碳材料、钛酸锂等，本文以典型负极石墨进行分析。锂离子电池容量的衰减第一次发生于化成阶段，在这个阶段会在负极表面形成SEI，消耗部分锂离子。
随着锂离子电池使用，石墨结构的变化也会造成电池容量下降。LIU[2]等研究了LiFePO4/C电池的容量衰减机制，同样适用于三元锂离子电池，研究发现循环后的碳材料虽然保持了石墨的形貌结构，但是其(002)晶面的半高宽变大，导致c轴方向的晶粒尺寸变小，晶体结构的改变导致碳材料出现裂纹，进而破坏负极表面的SEI膜并促进SEI膜的修复，SEI膜的过度生长消耗活性锂，因此造成了电池的不可逆容量衰减。
●电解液的氧化分解与界面反应
电解液的性质显著影响锂离子电池的比容量、寿命、倍率充放电性能、工作温度范围以及安全性能等。电解液重要包括溶剂、电解质和添加剂三个部分。溶剂的分解、电解质的分解都会导致电池容量的损失。
