鋰離子電池在正負極材料的持續升級和電池結構的不斷優化下，比能量已經達到300Wh/kg左右，幾乎是現有體系的極限值了，要想繼續提升，那么富鋰電池材料成為可能，比容量可達250mAh/g以上，遠高于目前的三元材料，富鋰電池能夠實現400Wh/kg比能量的目標，然而富鋰材料在循環過程中面臨著持續的電壓平臺衰降，這不僅僅會造成電池比能量的降低，還會影響電池管理系統BMS的正常運行。那么富鋰電池電壓衰減原因是什么呢?

一般認(ren)為(wei)(wei)富(fu)(fu)鋰(li)電池材(cai)料的(de)(de)(de)電壓平臺(tai)衰(shuai)(shuai)降主要是因為(wei)(wei)材(cai)料從層狀結(jie)構到尖晶石結(jie)構的(de)(de)(de)轉變(bian)(bian)，但是最近通過(guo)先進的(de)(de)(de)檢(jian)測(ce)技術發現，在循(xun)環中富(fu)(fu)鋰(li)材(cai)料中的(de)(de)(de)過(guo)渡金屬元素(su)的(de)(de)(de)價態持續(xu)降低(di)，例如Co元素(su)的(de)(de)(de)從最初(chu)的(de)(de)(de)Co3+/4+轉變(bian)(bian)為(wei)(wei) Co2+/3+，Mn元素(su)也轉變(bian)(bian)為(wei)(wei)Mn3+/Mn4+，這些(xie)轉變(bian)(bian)直接導(dao)致了富(fu)(fu)鋰(li)電池材(cai)料電壓平臺(tai)的(de)(de)(de)持續(xu)衰(shuai)(shuai)降，同時循(xun)環過(guo)程中的(de)(de)(de)o損失會(hui)引起結(jie)構缺(que)陷，并(bing)在富(fu)(fu)鋰(li)電池材(cai)料顆粒內部形成非常大的(de)(de)(de)孔(kong)，這會(hui)進一步降低(di)富(fu)(fu)鋰(li)材(cai)料的(de)(de)(de)電壓平臺(tai)。

富(fu)(fu)(fu)鋰(li)(li)電(dian)(dian)池材(cai)料(liao)(liao)(liao)在(zai)循環中Mn和Co元(yuan)(yuan)素(su)(su)增加的(de)(de)(de)(de)容量(liang)(liang)彌(mi)補了Ni和O元(yuan)(yuan)素(su)(su)損失的(de)(de)(de)(de)容量(liang)(liang)，使(shi)得富(fu)(fu)(fu)鋰(li)(li)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)整體(ti)容量(liang)(liang)沒(mei)有(you)太大(da)的(de)(de)(de)(de)變(bian)化，但是這些容量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)組成部分卻發生(sheng)了翻天(tian)覆地的(de)(de)(de)(de)變(bian)化，從(cong)O和Ni的(de)(de)(de)(de)氧化還原(yuan)反應轉向Mn、Co的(de)(de)(de)(de)氧化還原(yuan)反應會明顯的(de)(de)(de)(de)改變(bian)富(fu)(fu)(fu)鋰(li)(li)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)壓特性。這一點(dian)也可以從(cong)費(fei)(fei)米(mi)(mi)能(neng)級圖中得到解釋，在(zai)開(kai)始的(de)(de)(de)(de)時(shi)候(hou)，富(fu)(fu)(fu)鋰(li)(li)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)費(fei)(fei)米(mi)(mi)能(neng)級僅僅稍高(gao)于Ni2+/Ni3+，因此富(fu)(fu)(fu)鋰(li)(li)材(cai)料(liao)(liao)(liao)與金屬Li之間的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)位差比較高(gao)，但是隨(sui)著循環的(de)(de)(de)(de)進行，富(fu)(fu)(fu)鋰(li)(li)材(cai)料(liao)(liao)(liao)表(biao)面的(de)(de)(de)(de)O發生(sheng)了還原(yuan)和析出(chu)，因此導致過渡金屬元(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)價態降低，而(er)表(biao)層的(de)(de)(de)(de)Ni元(yuan)(yuan)素(su)(su)會被首先還原(yuan)，在(zai)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)表(biao)面形成一層沒(mei)有(you)活性的(de)(de)(de)(de)巖鹽結構，導致Ni元(yuan)(yuan)素(su)(su)提供的(de)(de)(de)(de)容量(liang)(liang)減(jian)少。而(er)Mn和Co元(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)還原(yuan)則(ze)使(shi)得兩者(zhe)分別發生(sheng)Mn3+/Mn4+ 和Co2+/Co3+，從(cong)而(er)使(shi)得費(fei)(fei)米(mi)(mi)能(neng)級顯著提高(gao)，從(cong)而(er)導致開(kai)路電(dian)(dian)壓的(de)(de)(de)(de)降低。

富鋰電(dian)池(chi)材(cai)(cai)料(liao)(liao)在循環過程(cheng)中的電(dian)壓衰降的主(zhu)要原因不(bu)是層狀結構向巖鹽和尖晶石(shi)結構轉(zhuan)變，而(er)是循環過程(cheng)中過渡金屬價態(tai)的持(chi)續降低。隨著(zhu)循環次數的不(bu)斷增加，富鋰材(cai)(cai)料(liao)(liao)會不(bu)斷損(sun)失O，導致(zhi)表(biao)面的Ni元素(su)首先(xian)被還(huan)原形成巖鹽結構，失去活性(xing)，同時(shi)伴隨著(zhu)Mn和Co的反(fan)應(ying)價態(tai)持(chi)續下(xia)降，導致(zhi)了富鋰材(cai)(cai)料(liao)(liao)電(dian)壓平臺的不(bu)斷降低。