安富强等：锂离子电芯用电极对温度与S0C的敏感性 ·731· 45 25℃ -10℃ g 4.0 -5℃ 3.0 2.5 全电池计算 一全电池测试 -C-Li 3.0 0.5 -A-Li 2.5 5001000150020002500 2 3 容量mA·h) 容量mA·h) 图12.8Ah18650电芯不同温度下放电曲线图 图2全电池与半电池充电曲线对比 Fig.1 Discharge curves of 2.8 A.h 18650 cell at different tempera- Fig.2 Comparison of charge curves between full-cell and half-cell tures 100%)和低S0C(0%~10%)下的值要远高于中间 压及充放电曲线.根据图3(a)和(c)调SOC,测试 S0C下的值. 不同$OC,不同温度下的阻抗.从图中可以得出正极 图5为负极正极扣式电池在不同温度、S0C下 LiNios Coa sA山s02(NCA)的克容量为185mAhg'; 的阻抗图，其变化规律同正极电极. 负极石墨的克容量为340mAh~g1. 根据前期的研究)，锂离子电芯在不同温度及 2.2不同温度与荷电状态下的阻抗 SOC下的阻抗谱可以采用图6的拟合电路进行拟合 图4为正极扣式电池在不同温度、SOC下的阻 分析.其中，等效电路中各组件的物理含义是：R代 抗图，从中可以看出：(1)电极的阻抗随着温度的降 表欧姆阻抗，主要包括集流体与活性物质层，以及活 低成倍数增加，尤其是在低温下，-5℃下的总阻抗 性物质层内部的接触阻抗：R代表膜阻抗，主要包 值是常温的4倍；(2)在单一温度下，电极的阻抗呈 括负极和电解液界面膜阻抗，正极和电解液界面膜 现出“两头大，中间小”的趋势：即在高S0C(90%~ 阻抗：R代表电化学反应阻抗，包括锂离子在正负 4.5 4.2a 充电 3.9 4.0 故电 3.6 35 3.3 3.0 3.0 2.5 0 0.20.40.60.81.0 0 40 80120160200 荷电状态 克容量(mA·h·g 15 16 1.2 0.9 出 0.6 0.4 0.3 充电 放电 0 02 0.40.6 0.8 1.0 50 100150200250300350 荷电状态 克容量(mAhg 图3正、负极半电池荷电状态-开路电压及充放电曲线.()正极荷电状态一开路电压：(b)正极充放电曲线：()负极荷电状态-开路电 压：(d)负极充放电曲线 Fig.3 SOC-OCV and charge-discharge curves of half-cell positive and negative electrodes:(a)SOC-OCV curve of positive electrode:(b)charge- discharge curve of positive electrode;(c)SOC-OCV curve of negative electrode:(d)charge-discharge curve of negative electrode安富强等: 锂离子电芯用电极对温度与 SOC 的敏感性 图 1 2. 8 A·h 18650 电芯不同温度下放电曲线图 Fig． 1 Discharge curves of 2. 8 A·h 18650 cell at different tempera￾tures 压及充放电曲线． 根据图 3( a) 和( c) 调 SOC，测试 不同 SOC，不同温度下的阻抗． 从图中可以得出正极 LiNi0. 8Co0. 15Al0. 05O2 ( NCA) 的克容量为 185 mA·h·g － 1 ; 负极石墨的克容量为 340 mA·h·g － 1 ． 图 3 正、负极半电池荷电状态--开路电压及充放电曲线 . ( a) 正极荷电状态--开路电压; ( b) 正极充放电曲线; ( c) 负极荷电状态--开路电 压; ( d) 负极充放电曲线 Fig． 3 SOC--OCV and charge-discharge curves of half-cell positive and negative electrodes: ( a) SOC--OCV curve of positive electrode; ( b) charge￾discharge curve of positive electrode; ( c) SOC--OCV curve of negative electrode; ( d) charge--discharge curve of negative electrode 2. 2 不同温度与荷电状态下的阻抗 图 4 为正极扣式电池在不同温度、SOC 下的阻 抗图，从中可以看出: ( 1) 电极的阻抗随着温度的降 低成倍数增加，尤其是在低温下，－ 5 ℃ 下的总阻抗 值是常温的 4 倍; ( 2) 在单一温度下，电极的阻抗呈 现出“两头大，中间小”的趋势: 即在高 SOC( 90% ～ 图 2 全电池与半电池充电曲线对比 Fig． 2 Comparison of charge curves between full-cell and half-cell 100% ) 和低 SOC( 0% ～ 10% ) 下的值要远高于中间 SOC 下的值． 图 5 为负极正极扣式电池在不同温度、SOC 下 的阻抗图，其变化规律同正极电极． 根据前期的研究［13］，锂离子电芯在不同温度及 SOC 下的阻抗谱可以采用图 6 的拟合电路进行拟合 分析． 其中，等效电路中各组件的物理含义是: Ｒs 代 表欧姆阻抗，主要包括集流体与活性物质层，以及活 性物质层内部的接触阻抗; Ｒf 代表膜阻抗，主要包 括负极和电解液界面膜阻抗，正极和电解液界面膜 阻抗; Ｒct代表电化学反应阻抗，包括锂离子在正负 · 137 ·