锂离子电池（LIBs）是电动汽车和静止系统的 dominant 储能技术。[1]，其中对寿命、安全性和持有成本的严格要求使老化行为成为关键设计约束 [2,3]。在高能汽车电池中，老化机制如锂损失、活性物质损失、阻抗增长和结构退化强烈依赖于工作温度、荷电状态（SoC）窗口和电流倍率 [4,5]。同时，快速充电基础设施的迅速扩张和用户对于更短充电时间的期望正推动这些电池走向更具侵略性的充电协议，加剧了电化学退化与安全关键故障模式之间的耦合 [6,7]。
在各种退化路径中 [8]，不可逆的锂损失（LLI），如石墨基负极上的金属锂沉积，被广泛认为是快速充电的主要限制，特别是在低温下 [9,10]。虽然锂沉积是一个沉积过程，但不可逆锂沉积减少了可循环锂的量，加速了容量衰减，并通过形成电子隔离的锂和致密的 SEI 层增加了内阻 [11]。这也引入了严重的危险，由于枝晶生长和潜在的内部短路 [12,13]。从负极或阳极来看，Gr-SiOx 引入了额外的退化机制。SiOx 在循环过程中表现出显著的体积变化，产生不均匀的机械应力，促进颗粒开裂和 SEI 破裂。新鲜活性物质的反复暴露导致持续的 SEI 再生，增加电解质消耗、SEI 生长和（LLI）[14]，而颗粒开裂也可能减少电子和离子传输 [15]。
实验和建模研究一致表明，低温和高充电倍率会增加负极过电位，这可以驱动局部负极电位趋向于有利于锂沉积的值，即使在商用汽车电池中也是如此 [16]。最近的原位 7Li NMR 工作提供了全电池在这种条件下形成金属锂的直接、定量证据，突出了温度或协议的微妙变化如何使主导机制从可逆嵌入转变为危险的沉积 [17]。
为了早期和非破坏性地检测这些退化过程 [18]，开发了一套广泛的电化学诊断工具箱，包括增量容量和微分电压分析（ICA/DVA）[19]，通过等效电路模型（ECM）[18] 解释特征参数的电化学阻抗谱（EIS）[20]。ICA/DVA 可以分解重叠的相变并追踪与锂损失和活性物质损失相关的峰移动和宽化，而 EIS-ECM 能够分离欧姆、电荷转移和扩散对电阻增长的贡献。尽管这些方法具有敏感性，但它们通常仅在有限条件下验证，很少被结合成温度解析的诊断框架。
互补的事后技术 [21]，如 X 射线衍射（XRD）和核磁共振（NMR），通常用于确认老化 NCA/Gr-SiOx 及相关电池中底层退化模式的本质。例如，离原位分析将高温下的容量损失与正极微裂纹、过渡金属溶解以及两个电极上界面层的增厚联系起来，同时揭示了低 SoC 窗口下 SiOx 颗粒粉碎和 SEI 形成不均 [17,22]。原位和离原位 NMR 测量则提供了金属锂沉积及其在循环或静置期间演变的直接证据，弥补了电化学特征与电池内实际锂分布之间的差距。然而，这些强大的技术通常应用于特定的案例研究、特定温度、SoC 范围或协议，而没有构建一个连接商用高能 NCA/Gr-SiOx 电池中温度、充放电条件和主要退化路径的系统地图 [17]。
关于 NCA/Gr-SiOx 和其他富镍系统的现有工作报道了温度和循环制度对老化行为的强烈影响，但本方法通过实现广泛温度条件的统一比较，并将这些条件与其主要电化学特征和退化路径联系起来，扩展了这一知识 [[23], [24], [25], [26], [27]]。
本研究通过在商用 NCA/Gr-SiOx 锂离子电池上实施扩展测试矩阵来解决这一差距，涵盖 ?10、10、25 和 50 °C，并结合定制充放电协议与多模态表征。该方法整合了通过 EIS 进行的容量衰减和电阻演变的在线追踪，以及通过 ICA 进行的数值后处理和事后技术（包括 NMR、XRD 和目视检查）。借助事后证据，所得数据集为开发验证多物理场老化模型以及针对加速老化条件下高能 NCA/Gr-SiOx 电池的未来数据驱动集成工具提供了稳健的实验基础。虽然锂沉积、界面退化和机械引起的损伤各自都有详细记录，但本研究通过受控测试矩阵中的关联这些机制，并展示跨温度和循环条件的退化图景的一致性，做出了贡献。这种方法使我们能够提供主导退化路径如何在温度和循环条件下演变的整合机制解释，而不是试图对其对总容量损失的单独贡献进行定量划分。
