为了缓解日益紧张的能源短缺和城市环境污染问题,近几年来国家大力扶持和推广新能源电动汽车,中国已经成为全球最大的新能源汽车市场。新能源汽车的核心部件为可充电的二次锂离子电池,电池的寿命直接影响汽车的使用年限,一般认为动力电池的容量衰减到70%-80%就应该停止使用。因此研究电池在不同使用条件下的容量衰减机理不仅可为电池的正确使用提供重要的理论与实验依据,而且其研究结果也可以进一步优化电池的生产制造工艺,对新能源电动汽车工业的健康发展具有重要的指导意义。本论文对 C6/LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2(NCM111)和 C6/LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2(NCM523)动力电池的老化机理进行了深入的研究,研究思路分为以下三个过程:电池老化循环测试;实验数据整理分析;结果与讨论部分。在电池的老化测试中,测试的变量为倍率、温度及循环区间。在实验数据分析部分为消除极化作用的影响,采用数学外推的方法计算不同阶段的EMF曲线,通过EMF曲线可获得电池的最大容量,准确计算出电池的不可逆容量损失。将EMF曲线进行微分,从而得到dVEMF/dQ曲线,进而提出了原位定量计算石墨电极衰退的方法。循环测试结束后对电池进行拆解,并极片进行表征测试,以研究电池内部的老化机理。通过对额定容量为2.2Ah的NCM11118650柱状电池在不同温度和不同倍率下循环时不可逆容量损失和电极材料退化的研究发现,电池的不可逆容量损失随着温度和放电倍率的增加而增加。将EMF曲线微分处理后无损分析了石墨负极的容量衰退变化,并对老化后的电池进行拆解以进一步探究老化后电池内部正负极的变化以及电池的老化机理。XPS测试结果验证了负极表面过渡金属Ni和Mn的沉积,证明了正极过渡金属会部分溶解并迁移至负极表面,另外XPS也证实了正极表面生成一层由LiF,LiCOOR和NiF2等组成的CEI膜,基于以上的测试结果提出了正极的衰退模型。通过额定容量为2.5 Ah对NCM523 18650柱状电池老化过程与机理的研究发现,在30℃下电池的不可逆容量损失变化趋势分为两个阶段:第一阶段的老化机理主要是SEI的生长和正极的溶解;第二阶段的容量衰减主要由电池的极化造成。XPS测试结果验证了负极表面SEI膜的生成和过渡金属Ni和Mn的沉积,另外XPS剖析表明正极表面CEI膜由碳酸锂盐,LiF,和NiF2等组成。上述结果说明NCM523电池内部SEI膜的生长是导致负极衰退的主因,电解液的分解和过渡金属的溶解对正极材料影响显著。这些化学过程共同作用,降低电池的使用寿命。我们的研究结果表明:NCM523电池和NCM111电池总体上容量衰退趋势相似,受测试条件和电池制造厂商等因素的影响,电池的容量变化并非完全一致。从实验结果不难发现,温度对电池的容量衰减具有非常显著的影响,说明高温能加快电池内部的副反应,加速电池的老化。因此控制电池的工作环境温度对于延长镍钴锰三元电池的循环寿命及其延缓老化过程具有重要的意义。