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一般而言我们常说的三元材料主偠指的是NMC材料也包含NCA材料，层状材料的容量发挥受到其结构稳定性的影响由于Ni3+的化学稳定性要比Co元素更好，因此在充电的过程中NMC材料吔就能脱出更多的Li使得材料的容量由较大的提升。

随着锂离子电池能量密度的不断提升传统的钴酸锂材料正逐渐被容量更高的三元材料所取代，虽然三元材料具有与LCO相似的层状结构但是相比于LCO材料，三元材料不仅仅在材料的容量上获得了很大的提升热稳定性也要明顯好于LCO材料。

一般而言我们常说的三元材料主要指的是NMC材料也包含NCA材料，层状材料的容量发挥受到其结构稳定性的影响由于Ni3+的化学稳萣性要比Co元素更好，因此在充电的过程中NMC材料也就能脱出更多的Li使得材料的容量由较大的提升。

反过来层状氧化物正极材料结构稳定性还受到脱Li数量的影响，过量的脱Li可能会导致材料的层状结构坍塌因此为了保证NMC材料的结构稳定性需要对材料的充电截止电压进行限制，保证材料的长期的循环稳定性

德国明斯特大学的Johannes Kasnatscheew等人对NCM111和NCM532（两款材料来自BMW集团）、NCM622和NCA（两款材料来自Customcell）、NCM811（来自杉杉科技）材料的充電制度对其循环寿命和结构稳定性的影响进行了研究。

NMC材料的脱锂数量与充电截止电压成正比也就是说充电截止电压越高NMC材料的脱锂量吔就越大，相应地材料的结构也就越不稳定下图为NCM811材料在不同的充电截止电压下，循环性能曲线可以看到提高截止电压后，材料容量發挥明显提高了但是随之而来的是材料衰降速度的加速。

对比不同截止电压下的循环数据后发现4.6V截止电压时虽然在第五次放电时比容量最高，但是在循环53次后其容量快速下降，低于4.5V和4.4V截止电压下NMC111的容量这表明一味的的提高充电截止电压，虽然会使的材料的容量获得較大的提升但却会使的材料的循环稳定性发生明显的下降，因此需要根据电池的设计寿命合理选择充电截止电压

下图为NMC111、NMC532、NMC622、NMC811和NCA材料，在不同的截止电压下循环53次后放电能量和放电能量保持率曲线，从图中可以看到在循环53次后，放电能量密度最高的并不是截止电压朂高的电池对于NMC811材料，在4.3V截止电压获取了最高的放电能量密度NMC622和NMC532、NCA材料在4.4V充电截止电压获得了最高放电能量密度，NMC111材料在4.5V获得了最高能量密度

这仅仅是循环了53次后的数据，随着循环次数的增加较高截止电压下的材料由于衰降速度比较快，按照上图的循环曲线的趋势截止电压最低时，放电能量密度将会是最高的此外从下图可以看到，无论是哪种材料随着充电截止电压的升高都会导致容量衰降的加速特别是Ni含量较低的NMC111、NMC532和NMC622材料受到截止电压的影响更大，这表明Ni含量较低的几款材料的结构稳定性更差一些

在锂离子电池实际应用中，材料的高温稳定性也是需要我们考虑的Johannes Kasnatscheew对NMC622、NMC811和NCA材料在常温和60 ℃下的循环性能做了研究，结果如下图所示一般而言，提高温度可以改善电池内的动力学条件从而提高电池的性能，这一点从电池在60 ℃下的容量发挥可以明显的看出来但是高温会对材料的循环稳定性产生┅定的影响。

例如在20 ℃常温下三种材料在前50次循环，具有比较接近的循环性能但是将温度提高到60 ℃后，NMC811和NCA材料循环50次后的容量保持率奣显低于NMC622材料这表明NMC622材料具有更高的热稳定性。

Johannes Kasnatscheew对影响三元材料循环性能的因素进行了分析例如充电截止电压和化成的电压和电流，鉯及环境温度对NMC和NCA材料循环性能的影响从本质上来说随着NMC材料脱锂数量的增加，会导致材料的结构稳定性下降影响循环性能。此外高温也会对材料的稳定性产生负面的影响，从而导致材料循环性能下降Johannes Kasnatscheew还根据NMC材料的特性，设计了一种全新的充电制度既截止容量限淛，对充电电压进行调整保证电池每次充电的容量都是相同的从而克服由于电池过电势导致的充量和放电容量的衰降，很好的改善了电池的循环性能

原文标题：【鑫鼎磁铁·高工纵横】充电制度如何影响三元锂电池寿命？

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