一方面，鋰離子電池的退化是使用和老化的自然結(jié)果，另一方面，缺乏維護(hù)、惡劣的使用環(huán)境和不良的充電操作會(huì)加速它的退化。

下面將探討鋰離子電池退化的不可克服的問題，其原因，以及彌補(bǔ)這些問題的方法。

 

1. 高自放電率
各種電池都存在自放電現(xiàn)象，但使用不當(dāng)會(huì)促進(jìn)這種狀態(tài)的發(fā)展。自放電率是漸進(jìn)式的，最高的放電率出現(xiàn)在剛充電后，然后逐漸減少。

鎳基電池表現(xiàn)出高自放電率。通常情況下，溫度較高，其放電率也會(huì)增加。鎳基電池的自放電率在數(shù)百次循環(huán)后也會(huì)增加。

電池板開始膨脹，將電極之間的隔膜擠壓得更緊，形成金屬樹枝狀晶體，導(dǎo)致鋰離子電池退化。

這是晶體生長（記憶效應(yīng)）的結(jié)果，它損害了電池隔膜，增加了自放電率。但是lifepo4電池沒有記憶效應(yīng)。

 

 

如果鎳基電池在24小時(shí)內(nèi)達(dá)到30%的自放電，就應(yīng)該被丟棄。循環(huán)次數(shù)多和老化對鋰基電池的自放電率沒有影響。鉛酸電池的反復(fù)深循環(huán)充電和放電會(huì)增加自放電。

 

2. 電池匹配
即使有現(xiàn)代制造技術(shù)，也不可能準(zhǔn)確預(yù)測電池容量，特別是鎳基電池。在制造過程中，每個(gè)電池都要進(jìn)行測試，并根據(jù)其容量大小進(jìn)行分類。

高容量的 “A “類電池通常作為特殊用途的電池以高價(jià)出售。中等容量的 “B “類電池用于工業(yè)和商業(yè)產(chǎn)品。而低端的 “C “類電池則以低廉的價(jià)格出售。循環(huán)充電和放電并不能提高低端電池的容量。當(dāng)你購買廉價(jià)的可充電電池時(shí)，你得到的是一個(gè)低的電池容量。

● 對鋰離子電池退化的影響

在有大量電池的電池組，以及需要輸出大負(fù)荷電流和在低溫下工作的電池組中，需要更嚴(yán)格的電池容差控制。

如果一個(gè)新的電池組中的電池之間存在輕微的不匹配，經(jīng)過幾個(gè)充電周期后，它們將能夠相互平衡和適應(yīng)。電池是否能很好地平衡和適應(yīng)，關(guān)系到電池組是否有很長的使用壽命和鋰離子電池的退化。

● 電池匹配的重要性

高質(zhì)量的電池比低質(zhì)量的電池有更穩(wěn)定和平衡的容量。高質(zhì)量的電池應(yīng)該用于高端大功率工具，因?yàn)樗鼈冊诖筘?fù)荷和極端溫度環(huán)境下可以有很高的耐久性。

 

 

盡管成本很高，但回報(bào)是電池組的壽命更長，而且鋰離子電池的降解速度更慢。當(dāng)電池從生產(chǎn)線上下來時(shí)，它們的內(nèi)在性能很匹配。重要的是，電池組內(nèi)的單個(gè)電池必須滿足嚴(yán)格的公差。

電池組中的所有電池必須在相同的時(shí)間內(nèi)達(dá)到完全充電，并在放電結(jié)束時(shí)達(dá)到相同的閾值電壓。當(dāng)電池組處于非正常工作狀態(tài)時(shí)，電池組的內(nèi)置保護(hù)電路應(yīng)起到安全作用，從而減少鋰離子電池的退化。

 

3. 蓄電池短路

懷疑原因是電池在制造過程中可能混入了外來的顆粒雜質(zhì)。即使是世界十大鋰電池公司也常常無法解釋為什么有些電池在較新的情況下會(huì)出現(xiàn)高泄漏率或電短路。

另一種是電極上的粗糙點(diǎn)導(dǎo)致隔膜損壞。因此，應(yīng)該改進(jìn)電池的制造工藝，這可以大大減少鋰離子電池的退化。

深度放電引起的電池極性顛倒也會(huì)導(dǎo)致電池短路。
高的反向電流會(huì)導(dǎo)致永久性的電短路。
另一個(gè)原因是由不受控制的透鏡的形成引起的隔膜損壞，這被稱為記憶效應(yīng)。
使用瞬時(shí)高電流脈沖來試圖修復(fù)短路的電池，其成功率極其有限。這種短路可能會(huì)暫時(shí)蒸發(fā)，但對隔膜材料的損害仍然存在。

這種修復(fù)后的電池往往表現(xiàn)為高放電率，短路會(huì)重新出現(xiàn)。在退化的鋰離子電池組中更換短路的電池是不可取的。除非新電池在電池電壓和容量方面與電池組中其他電池的性能相匹配。

 

4. 電解液的損失
雖然電池都是密封的，但在鋰離子電池降解過程中會(huì)損失一些電解液。一旦發(fā)生氣體排放，密封墊周圍就會(huì)積聚白色粉末，電解液的流失最終會(huì)降低電池容量。

 

 

鉛酸蓄電池的電解液損失是一個(gè)長期存在的問題。其原因是過度充電和在高溫下工作。用水補(bǔ)充電解質(zhì)的損失效果是有限的。雖然電池容量可以部分恢復(fù)，但電池性能不會(huì)很可靠。

如果充電正確，鋰離子電池不應(yīng)該有氣體問題，導(dǎo)致排氣問題。排名前五的電池電解質(zhì)公司在生產(chǎn)過程中使用正確的材料來避免這些情況。然而，鋰離子電池在某些條件下也會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部壓力。

 

5. 防止鋰離子電池退化的方法
目前用于商業(yè)鋰離子電池的石墨陽極在低溫下的實(shí)際容量很低。硬碳具有良好的低溫儲(chǔ)鋰能力，可以有效改善鋰離子電池的降解。然而，在電池形成過程中，硬碳陽極會(huì)不可逆地消耗Li+，從而降低電池的實(shí)際容量和比能量。

石墨創(chuàng)新地開發(fā)了復(fù)合電極，創(chuàng)造了能量密度為460Wh/kg、庫侖效率約為100%的鋰離子水全電池。基于轉(zhuǎn)換反應(yīng)與高能量密度的結(jié)合，該電池具有良好的插層可逆性，從而提高了水電池的安全性。

鋰離子電池電解質(zhì)中的溶劑混合物，包括溶解的鋰鹽，以及有機(jī)添加劑。它可以增加硅陽極的表面和整體穩(wěn)定性，改善長期循環(huán)和使用壽命以及鋰離子電池的降解。

環(huán)己酮是一種用于超高容量鋰離子電池的有機(jī)正極材料，其比放電容量高達(dá)902mAhg-1。此外，由于環(huán)己酮在高極性離子液體中的溶解度較低，在基于離子液體的電解質(zhì)中具有較好的循環(huán)性能，且鋰離子電池的降解特性較少。

 

 

鋰離子電池內(nèi)部存在著短路和火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。然而，5至10納米的氮化硼納米膜可以作為保護(hù)層，隔離金屬鋰和電解液之間的電接觸。

氮化硼納米薄膜對鋰的化學(xué)和機(jī)械性能都很穩(wěn)定，并且具有很高的電子絕緣性，因此可以大大改善鋰離子電池的安全性。

 

6. 總結(jié)
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)的成熟，鋰離子電池得到了越來越廣泛的應(yīng)用。鋰離子電池具有單體電壓高、重量相對較輕、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。

但經(jīng)過多次充放電循環(huán)，會(huì)造成鋰離子電池的衰減。在相同條件下，電池容量衰減得越快，電池質(zhì)量就越低。提高鋰離子電池的性能是衡量其質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。