添加剂及其对库仑效率的影响

电动动力总成的容量退化

特斯拉汽车使用 18650 电池是因为该电池容易获得且价格低廉。对于特斯拉的首款电动汽车 Tesla Roadster 来说，这是一个奇怪的选择，因为该电池是为笔记本电脑、医疗和军事设备等便携式设备设计的。特斯拉汽车公司的创始人埃隆·马斯克 (Elon Musk) 可能不知道，钴混合锂离子具有高 CE 读数，可以延长电池在该应用中的使用方式。在为动力系统选择电池时，电动汽车制造商会得出不同的结论。

电池非常大，即使在高速行驶时也能以仅 0.25C (C/4) 的C 倍率运行。较新的特斯拉车型使用相同的概念，为了减轻压力，特斯拉“超大”了包装。这使得特斯拉能够专注于高能量密度以获得最大的运行时间；功率密度变得不那么重要了。超大尺寸的负面影响是由于车辆更重和电池价格更高而导致能耗增加。

概括

       测试中可能被忽视的是将电池保持在高压和高温下所造成的损坏。正如库仑效率测试所揭示的那样，这两种情况比循环造成的损害更大。其他电动汽车选择的锰基锂离子电池具有出色的实验室结果。

导致锂离子电池容量损失和最终报废的四个疑似叛徒是：

1. 软包电池中电极的机械退化或堆压损失。仔细的电池设计和正确的电解质添加剂可以最大限度地减少这种情况。
2. 阳极上固体电解质界面 (SEI) 的生长。形成阻碍与石墨相互作用的屏障，导致内阻增加。当将充电电压保持在 3.92V/电池以下时，SEI 被视为大多数石墨基锂离子电池容量损失的原因。电解质添加剂会降低一些效果。
3. 在阴极形成电解质氧化 (EO)，可能导致突然的容量损失。将电池保持在 4.10V/电池以上的电压和升高的温度会促进这种现象。

添加剂及其对库仑效率的影响

       每个电池都有几种添加剂，制造商对这些组合保密。添加剂通过减少腐蚀、减少放气、通过微调润湿过程加快制造速度以及提高低温和高温性能来降低内阻。锂离子电池得到了改进，电解质添加剂在很大程度上归功于它。添加 1-2% 的碳酸亚乙烯酯可改善阳极的 SEI，限制阴极的电解质氧化并提高 CE 读数。

       人们问，“添加剂可以相互作用吗？” 答案是，“当然。” 电池的行为就像一个活的有机体，并且由于服用多种药物的患者必须先通知医生才能开出额外的药丸，因此电池也存在类似的情况。使用库仑效率可以在数周内发现可能的干扰，而不必等待数年才能出现症状。

       为了研究 CE 与寿命之间的相关性，达尔豪斯大学与包括在内的电池制造商合作。虽然大学可以仔细记录成分，但电池制造商将这些列为最高机密。测试台由 160 个电池组成，每种类型四个。 80 个细胞提供了自己的秘方；Discover指定了其他 80 个电解质样品。添加剂占电解液的不到 10%，化学物质在 SEI 层的形成过程中被消耗掉。

       Discover确定了五种感兴趣的电池，每一种都有自己的结构和添加剂。显示了这五个样品的库仑效率，其值范围为 0.9960 至 0.9995。展示了循环至死亡时的测试结果。令期待和满意的是，CE 与循环计数协调得很好。电池磨损还包括可以通过传统循环测试捕获的结构退化。达恩博士将这种类型的测试称为“香肠机”。通过对添加剂进行快速评估，测量库仑效率有助于电池开发；旧香肠机随后进行验证。