力神4695大圆柱电池解析
天津力神电池股份有限公司生产的直径为46 mm、高度为95 mm的新型4695大型圆柱电池采用具有高初始库仑效率的高镍Li(Ni0.92Co0.04Mn0.04)O2（NCM）正极材料与石墨/硅复合负极体系，隔膜为聚乙烯（PE）基膜，双面涂陶瓷（Al2O3）；电解液锂盐为六氟磷酸锂（LiPF6），溶剂为碳酸亚乙酯和碳酸甲乙酯的混合物（EC/EMC，体积比：3：7）。
该电池结构图如图1所示，在2.5～4.25 V工作电压区间内表现出优异性能：标称容量达33 Ah（工作电压约3.6 V），质量能量密度达280 Wh/kg。电池在3C高倍率充放电条件下不会出现析锂，可实现18分钟以内的快速充电，经1200次循环后容量保持率仍超过87%。
图1 力神4695电池结构示意图、充放电曲线与循环性能
4695电池基础电化学性能如图2所示，图2a和b是电池的标准充放电容量和能量密度曲线。在2.5-4.25V电压范围内，在0.33C标准充放电倍率下，可实现≥3.50V的高压平台、≥ 33 Ah的高比容量、≥280 Wh/kg的高能量密度。
图2c是在0.5C充电/1C放电倍率下，分别在0%-100%SOC和5%-97%SOC下测试电池的长寿命循环性能。 结果发现，电池在全SOC范围内1200次循环后的容量保持率保持在80%以上，而在5%-97%SOC范围内循环寿命超过1400次，具有相同的80%容量保持率。
在3N3F快速充电条件下（3N：0.5C/1C正常充/放电3次; 3F：3X C快速充/1C放电，X = 3、4、5），电池1200次快充循环后容量保持率87%以上，如图2d所示。
图2 力神4695电池循环曲线
图3 三电极4695电池组装过程
图4 不同充电制度下的负极电位
如图3a和b所示，采用热电偶传感器监测4695大型圆柱电池内部各个位置的温度，包卷芯表面、3-5圈卷芯中的1/3和2/3高度位置，以及正负极集流盘。检测的温度如图5和表S所示。在25 °C和35 °C的环境试验温度下，在10- 80%SOC充电过程中，卷芯内部3-5圈处的温度高于其他位置，模拟结果与试验一致。由图5d可知，25°C下的容量保持率始终高于35°C，随着循环次数的增加，差距不断扩大。在1200次循环后，容量保持率为25°C下保持86.9%。而在35 °C下时，800次循环后发生显著的容量衰减（与25 °C相比降低8.2%）。由在25和35°C下相应循环的DCIR可知，随着循环的进行，在35 °C下的循环DCIR值超过在25 °C下测量值。
图5 4695电池快充温度演变
不同注液系数（1.35、1.45和1.55 g/Ah）对4695大型圆柱电池的快充性能也有影响。图6比较了三种不同电解液量在25°C下的18分钟快速充电的性能。结果表明，较低的电解液注入量（1.35g/Ah）导致显著的容量保持率下降，340次循环后，容量保持率骤降至85.6%。最高的电解液注入量（1.55 g/Ah）比1.45 g/Ah的注入量电池相比，容量保持率稍差。过量的电解液导致电池内的副反应增加和明显的极化。因此，1.45 g/Ah电解液注入量的电池具有最佳的快速充电稳定性，在经受1200次循环后保持80%以上的容量。
三种电解液量的测试电池在10%-80%SOC下的充电和放电DCIR如图6所示，对于具有低（1.35 g/Ah）和中等（1.45 g/Ah）电解液量的电池，在10%-80%SOC下的DCIR非常相似，而具有高注入系数（1.55 g/Ah）的电池表现出明显更低的充电和放电DCIR值。
图6 电解液量对电池快充性能的影响
参考文献：Shu Hong, Dongwei Ma, Weijia Zeng, Jintao Shi, Yingbo Liu, Liping Yang, Yaqi Fan, Yulu Liu, Chenglin Yang, Bo Hong,Optimization of fast-charging strategy for LISHEN 4695 cylindrical lithium-ion batteries,Journal of Power Sources,Volume 629,2025,236013
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