测试力神16Ah钛酸锂电池0.2C放电曲线及放电对应微分容量曲线-dQ/dV

电池为力神6串钛酸锂电池模组，测试时均衡板拔掉（均衡板是自己加的）。放电前，将各个电芯充到了大约2.7V并静置了一段时间。0.2C（3.2A）放电得到的放电曲线以及局部放大图如下，低倍率放电主要是为了得出更准确的dQ/dV曲线，本来还想做C/25倍率放电的，但是时间太久，不允许，只好做0.2C放电

可以看到，有两个电芯与其它四个电芯不一致，容量偏低，表现为放电曲线提前下降。因为所有电芯都是串联一起放电的，有两个电芯不一致，所以其中两个容量偏小的电芯放到截止电压1.2V后，只能对整组电池停止放电测试了，那么另外四个容量正常的电池就没有放完电

选取其中三个电芯（两个容量偏低的作为电芯1、2，四个容量正常的其中一个电芯作为电芯3），根据放电曲线作出放电微分容量曲线-dQ/dV，该曲线与峰值处局部放大曲线如图。为什么在dQ/dV前面要加负号，是因为这个电池测试领域相关的标准（可能成文，也可能不成文），一般以充电为正，放电为负，加了个负号翻到正。

可以看到，0.2C放电的微分容量曲线有两个峰，大约分别在2.42V和2.56V，后者的峰比前者的峰高。而钛酸锂电池的负极活性材料是钛酸锂，正极活性材料一般是镍钴锰三元锂或锰酸锂。全电池在放电过程中，负极钛酸锂材料的电位一般几乎不变，为1.55V（vs Li/Li+），如图

所以这种放电曲线的形状主要是由正极材料决定的，那么将两个峰的电压加上1.55V，可以计算得出两个峰对应的正极电位（vs Li/Li+）分别为3.97V和4.11V。对比锰酸锂（LiMn2O4）的CV（看纵轴负半轴）3.9V和4.1V，可以看出基本符合的较好，所以这个钛酸锂的正极材料用的是锰酸锂。

那么，有几个问题还是想请教一下懂行的人：

1.锰酸锂的两个峰分别对应什么反应？为什么在有的文献中（最后一张图，文献[1]），在3.750V出现了第三个峰？而有的图（倒数第二张图CV曲线）没有这一个峰？

2.一般说锰酸锂的循环性能比较差，那用锰酸锂作为正极、钛酸锂作为负极的电池，循环次数怎么能到数万次？（力神这款16Ah的标称1C充放电循环次数30000次）

3.产业中一般如何解决钛酸锂负极的胀气问题呢？

4.根据三个容量不同电芯的微分容量曲线来看，两个容量与其它不一致的电芯，导致其容量较低的原因是什么？是因为循环次数多了衰减了，还是因为制造过程中本来就不一致？因为可以看到三个电芯互相对比，微分容量曲线两个峰虽然高度略有不同，但是峰值对应的电压差距不大的。如果是衰减导致的，那么峰值所对应的电压会不会会有明显的移动？

参考文献：

[1] Feng, Xuning, et al. "A reliable approach of differentiating discrete sampled-data for battery diagnosis." ETransportation 3 (2020): 100051.