特斯拉汽车续驶里程和电池衰减解析
plug-in america通过问卷调查的形式收集了来自世界各地model s车主的数据，这些数据可以在一定程度上用于分析model s电池的衰减问题。这些数据都是收集自不同地区不同车主的车辆仪表显示数据。
图1是根据收集的数据得到的model s的额定续驶里程rated range和里程表odometer读数的关系曲线。图中，y轴rated range数据是直接从车上仪表读到的：将车子完全充满电之后，车子会显示一个rated range数值，表示充满电之后车子可以行使的里程数，这在美国和加拿大常用epa里程来表示（在其他国家可能采用nedc表示）。这里也没有测量实际电池可以放出的容量，而是在完成充电后，用仪表显示的rated range来等效电池容量进行分析（因为如果仪表上显示的rated range降低，说明电池也有衰减了）。x轴是车子的里程表odometer显示的数值，使车辆累积的总里程数。图中的不同颜色表示不同model s的车型，相同车型由于配置不同、驾驶路况/习惯等不同，即使在相同电池包容量下，range也会不一样。例如，图中配备85kwh电池的车型就有85、85p、p85d三种，对应range也不一样（有些在bms里面通过软件来限制电池可用能量）。图中的散点是收集的不同model s车辆不同年份的上述两个数据（rated range vs. odometer），实线是条趋势线。需要注意的是：这些数据中的电池包有些是中途已经更换过电池包或其他零部件的。另外这些数据点只反映了里程数据，并没有反应出使用时间。
图1 model s续驶里程和里程表读数
这里我们看一下图中里程表数值显示最大的一辆车（vehicle id 291#），其odometer里程数为161591mile，换算成公里数为~26万公里，这已经超过了通常汽车要求的10year/150k mile的寿命要求。这里我们看一下实际这辆车子是什么情况：车主来自德国米内尔斯塔特münnerstadt，车型是2013 model year model s signature 85 performance（p85d）。截止到2016年的里程表读数~26万公里（161591英里，三年开这么多公里数，车主是个重度汽车使用者了），70%是highway，30%是freeway，rated range为245miles，三年期间可行使里程衰减大约为~3%（以253mile作为p85d的基准数据）。但是需要注意的是，该车在三年内换过一次电池包、一次车载充电机、四次传动装置drive unit，该车的质量不太好。
另一辆vehicle id为130#的2012 model year的model s signature 85 performance，该车没有更换过零部件，截止到2015年7月，3年多时间内，里程表读数为2.0902万英里，大约3.34万公里，65%为highway，45%为freeway，该车的rated range没有看到衰减。
下面我们看一下另一个同样2013 model year的model s signature 85 performance车子（vehicle id 249#），截至2017年3月28日，里程表显示14.2775万英里，大约22.8万公里（其中85%是highway，15%是freeway），4年时间内rated range大约衰减~6%。其间，电池包没有更换过，但是drive unit更换过四次。
但是也有一些车主的数据显示较大的衰减。例如，vehicle id为339#的2013 model year model s signature 85 performance车子，截止到2015年7月，里程表读数为3.492万英里，约5.6万公里，rated range为228mile，highway里程占据10%，freeway里程占据了90%，其间没有更换过零部件，两年时间内续驶里程衰减约为~10%。另一个vehicle id为505#的2014 model year， 截止到2016年7月的rated range为202mile，highway占据25%，freeway占据75%，其间还更换过一次充电机和一次drive unit，两年时间左右rated range衰减约20%，这个衰减是比较严重的。
图2 model s充电后的续驶里程数和总里程数关系
国外dutch-belgium tesla论坛的tesla车主们也作了类似的model s数据收集（图2）。这里的y轴是remaining range，x轴是mileage。与plug-in america的数据相比，虽然x/y轴名称不一样，但是两者所表示的含义是一样的。这里x轴的mileage也是车辆里程表读数（plug-in america用odometer表示），y轴remaining range也是在充满电之后显示预估行驶里程（plug-in america用rated range表示）。如果仅仅看统计的趋势曲线，似乎可以看到model s的续驶里程衰减很小的，累计行驶6万公里后，续驶里程衰减仅为5%， 10万公里衰减6%左右，20万公里衰减8%左右。这里我们只能看到续驶里程的变化数据，并看不到电池实际能量的变化以及这些参数对应的时间。下面我们具体看几组其它数据（表1），可以看到图2背后的其他一些信息。
表1 us和asia pacific/europe model s用户数据
例如，在us地区收集到数据中，截止目前为止，id 124#的车主提供的里程表读数最大，为11.14万英里，大约17.8万公里，时间为2014年3月-2017年3月，整3年时间，车型为model s 85。截止2017年3月，该车充满电之后的rated range为251.14mile，对应72.345kwh，跟新车相比，三年时间续驶里程衰减6.6%%，但是电池能量衰减大约15%（假设85kwh为基准）。之前jason hughes从tesla的bms破解中发现，85/p85/85d/p85d（http://www.d1ev.com/50258.html）车型的电池实际总能量为81.5kwh，bms将能量限制在77.5kwh，如果这属实的话，那按照81.5kwh计算，能量衰减约为11%，按照77.5kwh计算，能量衰减为6.6%
id 5#的车主提供的数据是2015年5月28日，该车是2015年5月7日生产的model s p85d，是众多数据样本中时间最短的。在21天的时间内，该车的里程表读数增加到1061mile，5月28日充满电之后显示的里程数为253mile，对应电池能量读数76.593kwh，在21天时间内，续驶里程大约衰减1.2%，电池能量衰减~10%，以81.5kwh计算为6%，按照77.5kwh计算能量衰减为1%。
id 128#的车主提供了model s p85截止2017年4月14日的数据，里程表读数6.6万mile，充满电之后的行驶里程为247.09mile，对应显示得电池能量为71.192kwh。该车生产时间是2012年12月31日，在4.5-5年的时间内，该车可行驶里程衰减~8%，电池能量衰减大约16.2%，以81.5kwh计算为12.6%，以77.5kwh计算能量衰减为~8%
id 51#的车主提供的是model s 60截止到2015年10月的数据，里程表读数1.6217万mile，充满电后里程为176.2mile，对应电池能量49.555kwh，该车生产时间是2014年6月，在1年多时间内，行驶里程衰减~15%，按照60kwh计算，能量衰减17.4%，按照jason hughes破解发现的model s 60 电池实际容量为61kwh计算的话，1年多能量衰减为19%，如果按照bms限制的电池能量58.5kwh计算的话，1年多能量衰减为15%。
来自亚欧区的model s p85车主提供了一份里程表读数最大的数据，为235k英里，时间是从2013年9月10日到2017年3月23日，充满电后的里程为366.68kmile，对应电池能量71.029kwh。大约3.5年时间左右，充电后的续驶里程衰减大约为8.3%，电池能量衰减16.4%（按照85kwh计算），按照77.5kwh计算能量衰减为8.3%。
从这面这些数据可以发现：充满电之后的续驶里程衰减量并没有与宣称的电池能量（label nominal energy）衰减量一致，而是与之前jason hughes破解bms发现的受软件限制的电池能量（bms_ restrained energy）衰减量保持一致的。
表2 每天充电深度对续驶里程的影响
表2是统计的269位model s用户每天采用的不同充电深度（充满50%-100%）对续驶里程的影响。大多数用户选择了充电充到80%或90%，对应充电后的续驶里程数据将近50% 左右分布在图2趋势线之上，说明80%或90% 的充电深度对续驶里程的衰减影响并不大。相似的结果也同样在使用超级充电桩的频率上显示出来（表3）：使用超级充电桩充电对续驶里程衰减没有明显的影响。
表3 使用超级充电桩对续驶里程衰减的影响
上周，一则“特斯拉放大招：model 3行驶48万公里电池组容量仅衰减5%”的新闻被很多人关注，报道了dalhousie大学的jeff dahn教授在3月22日国际电池研讨会上公布的跟特斯拉合作的电池成果，主要是抑制nmc电池在高电压下的有害气体，结果是单体电池循环1200次后还能保持优秀性能，如果把电池单体制成电池组，1200次循环等同于车辆行驶大约30万英里（约48万公里），这意味着以每年行驶2万公里计算，特斯拉车主在连续开24年后电池容量仍然可以达到出厂容量的95%。
更关键的是，dahn在现场表示，新技术已经实现了商业化，在特斯拉的产品中得到应用。dahn口中的产品不出意外应该就是今年年初量产的特斯拉松下2170电池了，该电池会首先应用到7月量产的特斯拉model 3上。虽然一看这个新闻报道的数据就有夸张地成分在里面，暂且不管它，这里来看一下电池老前辈jeff dahn在研讨会上到底讲了什么。
对于nmc三元材料，提高工作电压是得到高能量密度的重要方法。但是，工作电压提高之后，电解液会与正极材料发生副反应。jeff dahn的这个presentation是在今年3月22日在国际电池研讨会上发表的，题为“surprising chemistry in li-ion cells”，主要是通过小容量软包电池的实验，分析了电解液和正极材料的副反应产气对电池寿命的影响、以及如何抑制产气的问题。
实验使用软包电池容量很小，在220-240mah之间，分别由umicore和中国的lifun technology提供未注液的电池，jeff dahn课题组可以在电池里加入所需电解液，电解液大约0.9g。常见的用于高电压（4.5v）正极材料的电解液溶剂组合包括：ec+emc、sl+emc、fec+tfec；而添加剂是高电压正极材料不可或缺的重要组分，比如：vc、pes、mmds、ttspi、dtd等（下图是示例）。
下图以1m lipf6 ec:emc 3:7作为电解液，然后加入含量为2%的不同添加剂（vc、pes、pes+mmds+ttspi），软包电池为nmc442/graphite，充放电电流0.1c，放电截止电压2.8v，充电截止电压分别为4.2v、4.3v、4.4v、4.5v、4.6v、4.7v。可以看到，充电截止电压提高后，电池容量虽然提高了，但是循环性能却下降很快。阻抗图谱显示，2%vc为添加剂时，充电截止电压从4.4v开始，对应电池阻抗就快速增加；2%pes为添加剂时，充电截止电压从4.5v开始，对应电池阻抗就快速增加；2%pes+mmds+ttspi为添加剂时，充电截止电压从4.6v开始，对应电池阻抗就快速增加。阻抗的增加造成了电池容量的快速衰减。
为了弄清楚造成阻抗增加的来源，首先作了下列研究：
a） 充电态正极电极和电解液之间的产气
b） 充电态负极电极和电解液之间的产气
c） 充电态软包电池（包括正/负极、电解液）的产气
为了研究单独的正极或负极电极的产气，首先将充满电（4.4v）的软包电池pouch cell拆开，取出正极极片nmc442和负极极片graphite，然后再将正/负极极片分别封装在铝塑膜袋pouch bag中，并加入相应电解液和添加剂（2%vc），然后封装好后再在60摄氏度下存储500小时，同时监测产生的气体。可以看到，pouch cell产生的气体不到0.3ml，并且在500小时内气体没有增加；pouch bag + nmc442产生的气体从大约0.3ml上升到0.8ml；pouch bag + graphite产生的气体大约是0.05ml，并且整个过程没有增加。从这里有个初步的推断，正极nmc产生气体应该迁移到负极graphite被消耗掉了，这样才能解释为什么pouch cell的气体含量很小。
正极产生的气体被负极所消耗的基本过程可以用下图表示。经气相色谱检测，正极产生的气体主要成分是co2。根据文献报道，co2在graphite负极反应生成li2c2o4或者碳酸盐。这也是为什么在pouch cell里面观察的气体含量很小。
搞清楚副反应产气的问题之后，接着研究了pouch cell阻抗增加的来源，主要是采用对称阻塞电极分别测试在60摄氏度下阻抗变化。正/负极电极是从pouch cell、pouch bag中拆解出来的，电解液溶剂还是常见的ec+emc体系。结果显示，pouch bag中的正极电极阻抗远远大于pouch cell的阻抗，正如上面所提到了，在pouch bag中，产生的气体无法被负极graphite消耗，因此造成了正极界面阻抗增大。有意思的是，当把ec+emc溶剂换成氟化物溶剂时，比如fec+tfec时，发现pouch bag中的正极界面阻抗大幅度较小，接近于pouch cell的阻抗。
以nmc442/graphite软包电池为例，在40摄氏度、2.8-4.5v循环，电流为c/2.4，分别考察了ec+emc溶剂体系和fec+tfec溶剂体系下的循环寿命，结果显示，fec+tfec溶剂体系下的循环寿命更好，其中，以2%pes+1%dtd in fec:tfec=1：1的电解液性能最好。
下图展示了三种nmc正极材料产生的气体情况，对比了nmc表面包覆对产气的影响：nmc442表面包覆材料是lapo4、nmc532和nmc622表面包覆材料都是al2o3。结果发现，是否对nmc表面进行包覆并没有对产气产生明显抑制作用，不管是否包覆，正极的产气问题总是比较严重。虽然表面包覆没能阻止产气，但是包覆却改善了pouch bag中的正极的界面，使得正极界面阻抗大幅下降。
从上面的分析可以看到，要想提高循环性能，最重要的是要预防nmc产气。下面进一步分析了不同nmc的产气情况。这里的nmc材料有：2种改进的nmc（improved nmc，可惜不知道这种nmc材料的具体信息），nmc532+coating a；nmc532+coating b；nmc662+coating a；nmc662+coating b。从产生的气体量来看，nmc662+coating a产气最多，而2种improved nmc材料没有任何气体产生。tga/ms分析进一步显示，improved nmc在4.5v、200摄氏度之前没有任何气体产生。因此，采用这种improved nmc应该可以在在较高充电电压下得到很好的循环性能。
下图就是采用improved nmc得到的循环性能。还是采用前面所说的220mah-240mah的小容量软包电池做的测试，电压范围3.0-4.4v，温度40摄氏度，电流0.4c，正极材料分别对比了nmc442和improved nmc。当采用nmc442时，不含ec的电解液得到的性能要优于ec+emc+pes221，但是相比improved nmc要差很多。对improved nmc，以pes211为添加剂的fec+tfec电解液体系得到了最好的循环性能，1200次循环衰减仅为5%。
上面就是jeff dahn在研讨会上所作的演讲内容概述，研究了nmc产气对循环性能影响，以及电解液体系、添加剂和nmc种类不同对循环性能的影响，最后找到了一种improved nmc材料，消除了产气问题，提高了电池循环性能。结合开头的新闻报道，1200次循环保持95%的容量似乎就出自这个研讨会上的学术研究成果。这个猜想在electrek的报道中得到了证实。electrek评论说，电池包1200次循环大致相当于48万km。虽然无法知道1200次循环如何能换算出48万公里，但是这个评论里面隐含了非常理想化的假设前提：即实验室的小电池性能能够完美的在量产动力电池系统上复制。实际上，从事电池研究的人都知道，这个难度是极大的，用一个220mah-240mah的实验电池数据去等效说明48万公里后电池包容量衰减程度是极其不合理的。
下图是国外dutch-belgium tesla论坛的model s 车主们根据收集的数据作的一个统计，y轴表示经过若干次循环之后，车子充满电还能跑多远，考虑到续驶里程的衰减是直接与电池包能量相关的，因此续驶里程的衰减也反映出电池的衰减。x轴是通过一些平均值近似和假设后换算得到的循环次数。从红色趋势线来看，500次循环之后，续驶里程衰减7-8%左右，800次后，续驶里程衰减约11%。相比于1200次循环电池包容量衰减5%，似乎这个model s的统计数据要更接地气一点。
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图1是根据收集的数据得到的model s的额定续驶里程rated range和里程表odometer读数的关系曲线。图中，y轴rated range数据是直接从车上仪表读到的：将车子完全充满电之后，车子会显示一个rated range数值，表示充满电之后车子可以行使的里程数，这在美国和加拿大常用epa里程来表示（在其他国家可能采用nedc表示）。这里也没有测量实际电池可以放出的容量，而是在完成充电后，用仪表显示的rated range来等效电池容量进行分析（因为如果仪表上显示的rated range降低，说明电池也有衰减了）。x轴是车子的里程表odometer显示的数值，使车辆累积的总里程数。图中的不同颜色表示不同model s的车型，相同车型由于配置不同、驾驶路况/习惯等不同，即使在相同电池包容量下，range也会不一样。例如，图中配备85kwh电池的车型就有85、85p、p85d三种，对应range也不一样（有些在bms里面通过软件来限制电池可用能量）。图中的散点是收集的不同model s车辆不同年份的上述两个数据（rated range vs. odometer），实线是条趋势线。需要注意的是：这些数据中的电池包有些是中途已经更换过电池包或其他零部件的。另外这些数据点只反映了里程数据，并没有反应出使用时间。
图1 model s续驶里程和里程表读数
这里我们看一下图中里程表数值显示最大的一辆车（vehicle id 291#），其odometer里程数为161591mile，换算成公里数为~26万公里，这已经超过了通常汽车要求的10year/150k mile的寿命要求。这里我们看一下实际这辆车子是什么情况：车主来自德国米内尔斯塔特münnerstadt，车型是2013 model year model s signature 85 performance（p85d）。截止到2016年的里程表读数~26万公里（161591英里，三年开这么多公里数，车主是个重度汽车使用者了），70%是highway，30%是freeway，rated range为245miles，三年期间可行使里程衰减大约为~3%（以253mile作为p85d的基准数据）。但是需要注意的是，该车在三年内换过一次电池包、一次车载充电机、四次传动装置drive unit，该车的质量不太好。
另一辆vehicle id为130#的2012 model year的model s signature 85 performance，该车没有更换过零部件，截止到2015年7月，3年多时间内，里程表读数为2.0902万英里，大约3.34万公里，65%为highway，45%为freeway，该车的rated range没有看到衰减。
下面我们看一下另一个同样2013 model year的model s signature 85 performance车子（vehicle id 249#），截至2017年3月28日，里程表显示14.2775万英里，大约22.8万公里（其中85%是highway，15%是freeway），4年时间内rated range大约衰减~6%。其间，电池包没有更换过，但是drive unit更换过四次。
但是也有一些车主的数据显示较大的衰减。例如，vehicle id为339#的2013 model year model s signature 85 performance车子，截止到2015年7月，里程表读数为3.492万英里，约5.6万公里，rated range为228mile，highway里程占据10%，freeway里程占据了90%，其间没有更换过零部件，两年时间内续驶里程衰减约为~10%。另一个vehicle id为505#的2014 model year， 截止到2016年7月的rated range为202mile，highway占据25%，freeway占据75%，其间还更换过一次充电机和一次drive unit，两年时间左右rated range衰减约20%，这个衰减是比较严重的。
图2 model s充电后的续驶里程数和总里程数关系
国外dutch-belgium tesla论坛的tesla车主们也作了类似的model s数据收集（图2）。这里的y轴是remaining range，x轴是mileage。与plug-in america的数据相比，虽然x/y轴名称不一样，但是两者所表示的含义是一样的。这里x轴的mileage也是车辆里程表读数（plug-in america用odometer表示），y轴remaining range也是在充满电之后显示预估行驶里程（plug-in america用rated range表示）。如果仅仅看统计的趋势曲线，似乎可以看到model s的续驶里程衰减很小的，累计行驶6万公里后，续驶里程衰减仅为5%， 10万公里衰减6%左右，20万公里衰减8%左右。这里我们只能看到续驶里程的变化数据，并看不到电池实际能量的变化以及这些参数对应的时间。下面我们具体看几组其它数据（表1），可以看到图2背后的其他一些信息。
表1 us和asia pacific/europe model s用户数据
例如，在us地区收集到数据中，截止目前为止，id 124#的车主提供的里程表读数最大，为11.14万英里，大约17.8万公里，时间为2014年3月-2017年3月，整3年时间，车型为model s 85。截止2017年3月，该车充满电之后的rated range为251.14mile，对应72.345kwh，跟新车相比，三年时间续驶里程衰减6.6%%，但是电池能量衰减大约15%（假设85kwh为基准）。之前jason hughes从tesla的bms破解中发现，85/p85/85d/p85d（http://www.d1ev.com/50258.html）车型的电池实际总能量为81.5kwh，bms将能量限制在77.5kwh，如果这属实的话，那按照81.5kwh计算，能量衰减约为11%，按照77.5kwh计算，能量衰减为6.6%
id 5#的车主提供的数据是2015年5月28日，该车是2015年5月7日生产的model s p85d，是众多数据样本中时间最短的。在21天的时间内，该车的里程表读数增加到1061mile，5月28日充满电之后显示的里程数为253mile，对应电池能量读数76.593kwh，在21天时间内，续驶里程大约衰减1.2%，电池能量衰减~10%，以81.5kwh计算为6%，按照77.5kwh计算能量衰减为1%。
id 128#的车主提供了model s p85截止2017年4月14日的数据，里程表读数6.6万mile，充满电之后的行驶里程为247.09mile，对应显示得电池能量为71.192kwh。该车生产时间是2012年12月31日，在4.5-5年的时间内，该车可行驶里程衰减~8%，电池能量衰减大约16.2%，以81.5kwh计算为12.6%，以77.5kwh计算能量衰减为~8%
id 51#的车主提供的是model s 60截止到2015年10月的数据，里程表读数1.6217万mile，充满电后里程为176.2mile，对应电池能量49.555kwh，该车生产时间是2014年6月，在1年多时间内，行驶里程衰减~15%，按照60kwh计算，能量衰减17.4%，按照jason hughes破解发现的model s 60 电池实际容量为61kwh计算的话，1年多能量衰减为19%，如果按照bms限制的电池能量58.5kwh计算的话，1年多能量衰减为15%。
来自亚欧区的model s p85车主提供了一份里程表读数最大的数据，为235k英里，时间是从2013年9月10日到2017年3月23日，充满电后的里程为366.68kmile，对应电池能量71.029kwh。大约3.5年时间左右，充电后的续驶里程衰减大约为8.3%，电池能量衰减16.4%（按照85kwh计算），按照77.5kwh计算能量衰减为8.3%。
从这面这些数据可以发现：充满电之后的续驶里程衰减量并没有与宣称的电池能量（label nominal energy）衰减量一致，而是与之前jason hughes破解bms发现的受软件限制的电池能量（bms_ restrained energy）衰减量保持一致的。
表2 每天充电深度对续驶里程的影响
表2是统计的269位model s用户每天采用的不同充电深度（充满50%-100%）对续驶里程的影响。大多数用户选择了充电充到80%或90%，对应充电后的续驶里程数据将近50% 左右分布在图2趋势线之上，说明80%或90% 的充电深度对续驶里程的衰减影响并不大。相似的结果也同样在使用超级充电桩的频率上显示出来（表3）：使用超级充电桩充电对续驶里程衰减没有明显的影响。
表3 使用超级充电桩对续驶里程衰减的影响
上周，一则“特斯拉放大招：model 3行驶48万公里电池组容量仅衰减5%”的新闻被很多人关注，报道了dalhousie大学的jeff dahn教授在3月22日国际电池研讨会上公布的跟特斯拉合作的电池成果，主要是抑制nmc电池在高电压下的有害气体，结果是单体电池循环1200次后还能保持优秀性能，如果把电池单体制成电池组，1200次循环等同于车辆行驶大约30万英里（约48万公里），这意味着以每年行驶2万公里计算，特斯拉车主在连续开24年后电池容量仍然可以达到出厂容量的95%。
更关键的是，dahn在现场表示，新技术已经实现了商业化，在特斯拉的产品中得到应用。dahn口中的产品不出意外应该就是今年年初量产的特斯拉松下2170电池了，该电池会首先应用到7月量产的特斯拉model 3上。虽然一看这个新闻报道的数据就有夸张地成分在里面，暂且不管它，这里来看一下电池老前辈jeff dahn在研讨会上到底讲了什么。
对于nmc三元材料，提高工作电压是得到高能量密度的重要方法。但是，工作电压提高之后，电解液会与正极材料发生副反应。jeff dahn的这个presentation是在今年3月22日在国际电池研讨会上发表的，题为“surprising chemistry in li-ion cells”，主要是通过小容量软包电池的实验，分析了电解液和正极材料的副反应产气对电池寿命的影响、以及如何抑制产气的问题。
实验使用软包电池容量很小，在220-240mah之间，分别由umicore和中国的lifun technology提供未注液的电池，jeff dahn课题组可以在电池里加入所需电解液，电解液大约0.9g。常见的用于高电压（4.5v）正极材料的电解液溶剂组合包括：ec+emc、sl+emc、fec+tfec；而添加剂是高电压正极材料不可或缺的重要组分，比如：vc、pes、mmds、ttspi、dtd等（下图是示例）。
下图以1m lipf6 ec:emc 3:7作为电解液，然后加入含量为2%的不同添加剂（vc、pes、pes+mmds+ttspi），软包电池为nmc442/graphite，充放电电流0.1c，放电截止电压2.8v，充电截止电压分别为4.2v、4.3v、4.4v、4.5v、4.6v、4.7v。可以看到，充电截止电压提高后，电池容量虽然提高了，但是循环性能却下降很快。阻抗图谱显示，2%vc为添加剂时，充电截止电压从4.4v开始，对应电池阻抗就快速增加；2%pes为添加剂时，充电截止电压从4.5v开始，对应电池阻抗就快速增加；2%pes+mmds+ttspi为添加剂时，充电截止电压从4.6v开始，对应电池阻抗就快速增加。阻抗的增加造成了电池容量的快速衰减。
为了弄清楚造成阻抗增加的来源，首先作了下列研究：
a） 充电态正极电极和电解液之间的产气
b） 充电态负极电极和电解液之间的产气
c） 充电态软包电池（包括正/负极、电解液）的产气
为了研究单独的正极或负极电极的产气，首先将充满电（4.4v）的软包电池pouch cell拆开，取出正极极片nmc442和负极极片graphite，然后再将正/负极极片分别封装在铝塑膜袋pouch bag中，并加入相应电解液和添加剂（2%vc），然后封装好后再在60摄氏度下存储500小时，同时监测产生的气体。可以看到，pouch cell产生的气体不到0.3ml，并且在500小时内气体没有增加；pouch bag + nmc442产生的气体从大约0.3ml上升到0.8ml；pouch bag + graphite产生的气体大约是0.05ml，并且整个过程没有增加。从这里有个初步的推断，正极nmc产生气体应该迁移到负极graphite被消耗掉了，这样才能解释为什么pouch cell的气体含量很小。
正极产生的气体被负极所消耗的基本过程可以用下图表示。经气相色谱检测，正极产生的气体主要成分是co2。根据文献报道，co2在graphite负极反应生成li2c2o4或者碳酸盐。这也是为什么在pouch cell里面观察的气体含量很小。
搞清楚副反应产气的问题之后，接着研究了pouch cell阻抗增加的来源，主要是采用对称阻塞电极分别测试在60摄氏度下阻抗变化。正/负极电极是从pouch cell、pouch bag中拆解出来的，电解液溶剂还是常见的ec+emc体系。结果显示，pouch bag中的正极电极阻抗远远大于pouch cell的阻抗，正如上面所提到了，在pouch bag中，产生的气体无法被负极graphite消耗，因此造成了正极界面阻抗增大。有意思的是，当把ec+emc溶剂换成氟化物溶剂时，比如fec+tfec时，发现pouch bag中的正极界面阻抗大幅度较小，接近于pouch cell的阻抗。
以nmc442/graphite软包电池为例，在40摄氏度、2.8-4.5v循环，电流为c/2.4，分别考察了ec+emc溶剂体系和fec+tfec溶剂体系下的循环寿命，结果显示，fec+tfec溶剂体系下的循环寿命更好，其中，以2%pes+1%dtd in fec:tfec=1：1的电解液性能最好。
下图展示了三种nmc正极材料产生的气体情况，对比了nmc表面包覆对产气的影响：nmc442表面包覆材料是lapo4、nmc532和nmc622表面包覆材料都是al2o3。结果发现，是否对nmc表面进行包覆并没有对产气产生明显抑制作用，不管是否包覆，正极的产气问题总是比较严重。虽然表面包覆没能阻止产气，但是包覆却改善了pouch bag中的正极的界面，使得正极界面阻抗大幅下降。
从上面的分析可以看到，要想提高循环性能，最重要的是要预防nmc产气。下面进一步分析了不同nmc的产气情况。这里的nmc材料有：2种改进的nmc（improved nmc，可惜不知道这种nmc材料的具体信息），nmc532+coating a；nmc532+coating b；nmc662+coating a；nmc662+coating b。从产生的气体量来看，nmc662+coating a产气最多，而2种improved nmc材料没有任何气体产生。tga/ms分析进一步显示，improved nmc在4.5v、200摄氏度之前没有任何气体产生。因此，采用这种improved nmc应该可以在在较高充电电压下得到很好的循环性能。
下图就是采用improved nmc得到的循环性能。还是采用前面所说的220mah-240mah的小容量软包电池做的测试，电压范围3.0-4.4v，温度40摄氏度，电流0.4c，正极材料分别对比了nmc442和improved nmc。当采用nmc442时，不含ec的电解液得到的性能要优于ec+emc+pes221，但是相比improved nmc要差很多。对improved nmc，以pes211为添加剂的fec+tfec电解液体系得到了最好的循环性能，1200次循环衰减仅为5%。
上面就是jeff dahn在研讨会上所作的演讲内容概述，研究了nmc产气对循环性能影响，以及电解液体系、添加剂和nmc种类不同对循环性能的影响，最后找到了一种improved nmc材料，消除了产气问题，提高了电池循环性能。结合开头的新闻报道，1200次循环保持95%的容量似乎就出自这个研讨会上的学术研究成果。这个猜想在electrek的报道中得到了证实。electrek评论说，电池包1200次循环大致相当于48万km。虽然无法知道1200次循环如何能换算出48万公里，但是这个评论里面隐含了非常理想化的假设前提：即实验室的小电池性能能够完美的在量产动力电池系统上复制。实际上，从事电池研究的人都知道，这个难度是极大的，用一个220mah-240mah的实验电池数据去等效说明48万公里后电池包容量衰减程度是极其不合理的。
下图是国外dutch-belgium tesla论坛的model s 车主们根据收集的数据作的一个统计，y轴表示经过若干次循环之后，车子充满电还能跑多远，考虑到续驶里程的衰减是直接与电池包能量相关的，因此续驶里程的衰减也反映出电池的衰减。x轴是通过一些平均值近似和假设后换算得到的循环次数。从红色趋势线来看，500次循环之后，续驶里程衰减7-8%左右，800次后，续驶里程衰减约11%。相比于1200次循环电池包容量衰减5%，似乎这个model s的统计数据要更接地气一点。
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