本文測試所用電池為圓柱型功率18650 電池。

單體電池的過充循環(huán)壽命測試采用2 C 恒流充電，分別在不同電壓下恒壓至電流小于0.05 C，然后以10 C 恒流放電到2.5 V。單體電池的過放電循環(huán)壽命測試采用2 C 恒流充電，4.2 V 恒壓至電流小于0.05 C，然后分別以1 C，10 C 恒流放電到1.0，2.5 V。5S1P 組合的循環(huán)壽命測試采用2 C 恒流到21.0 V，21.0 V 恒壓到0.05 C，10 C 放電至12.5 V，在測試過程中不進行單節(jié)電池的過充過放保護。

本文測量了18650 鋰離子電池在不同充電電壓以及不同放電電流下放電到不同電壓的循環(huán)性能，并人為造成初始SOC 差異，模擬電池自放電導(dǎo)致串聯(lián)電池包電壓不一致，在沒有單節(jié)過充過放的保護下，電池循環(huán)壽命因為單節(jié)電池的過放電而導(dǎo)致電池包失效。真實電池的三電極體系測試表明放電末期負極電位的變化關(guān)系，并從理論上分析了提高電池耐過放性能的方法和手段。

嵌入型負極材料：

    最典型的嵌入型負極材料是碳材料。根據(jù)材料石墨化程度的差別，碳材料通?？梢苑譃檐浱?、硬碳和石墨。常見的軟碳材料有石油焦、針狀焦、碳纖維及碳微球；硬碳在2500℃以上也難以石墨化。石墨放電容量為3500mA·h/g，具有層狀結(jié)構(gòu)，同一層的碳原子呈正六邊形排列，層與層之間靠范德華力結(jié)合。石墨層間可嵌入鋰離子形成鋰－石墨層間化合物（Li-GIC）。石墨類材料導(dǎo)電性好，結(jié)晶度高，有穩(wěn)定的充放電平臺，是目前商業(yè)化程度最高的鋰離子電池負極材料。除了石墨，其他的碳類材料的儲鋰機制也是如此。需要指出的是，硬碳材料具有比石墨更高的放電容量，這是因為，除了具有與石墨相同的嵌入機制，硬碳結(jié)構(gòu)上還存在一些微孔或缺陷可供Li+ 儲存和嵌脫。然而，由于循環(huán)效率偏低、電壓隨容量的變化大、缺少平穩(wěn)的放電平臺，硬碳作為負極材料，應(yīng)用一直受限制。

合金化型負極材料：

合金化儲鋰材料是指能和鋰發(fā)生合金化反應(yīng)的金屬及其合金、中間相化合物及復(fù)合物。據(jù)報道，常溫下鋰能與許多金屬反應(yīng)（如Ｓｎ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｓ、Ｂｉ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｄ、Ｈｇ等），其充放電的機理本質(zhì)為合金化及逆合金化的反應(yīng)。通常來說，合金化型負極材料的理論比容量及電荷密度均遠高于嵌入型負極材料。同時，這類材料的嵌鋰電位較高，在大電流充放電的情況下也很難發(fā)生鋰的沉積，不會產(chǎn)生鋰枝晶導(dǎo)致電池短路，對高功率器件有很重要的意義。

轉(zhuǎn)化型負極材料：

目前已報道的轉(zhuǎn)化類負極材料有數(shù)十種之多，主要指過渡金屬元素如Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｒｕ的氧化物、硫化物、氮化物、磷化物及氟化物。以前這類材料并不被看好，這類材料的空間結(jié)構(gòu)中沒有供鋰離子嵌入和脫出的位置，不符合傳統(tǒng)的鋰離子嵌脫機制，且在室溫下與鋰的反應(yīng)曾被認為是不可逆的。直至幾種過渡金屬氧化物被發(fā)現(xiàn)具有很高的可逆放電容量（3倍于石墨），此材料才逐漸引起研究者們的關(guān)注。圖２是一些轉(zhuǎn)化類負極材料的首次放電比容量。