锂电池性能为何会衰减？

锂电池在我们生活中日常可见，除了电动汽车中会应用外，更多地见于手机、平板电脑等电子产品，而它们的性能每时每刻都在衰减。


每次当手机或电动车用完电时，你会对其进行充电，这一循环完成后，其最大容量便会减少一些。几年后，你会发现手机原本充一次电可用2天，现在只能用半天；电动车一次充电原本可从上海市区开到崇明，现在从公司开到家就没电了。


近期，美国能源部的研究者发现了电池容量下降的原因。


根据Gizmodo网站报告，这主要归因于离子在电池中的运动使电极结构改变。


在锂离子电池中，锂离子通过非水电解质从阳极移动至阴极。每次进行充放电循环，电极结构都会发生微弱的变化（原子能级的变化）。


放电过程中，离子穿越阳极，它们在电极表面以不规则形式逐渐消耗。布鲁克海文实验室中心（BrookhavenLabsCenter）材料学家HuolinXin将这一现象描述为与钢铁逐渐生锈类似。


不幸的是，锂电池的这一瑕疵是“与生俱来的”，无法改变。不仅是阳极，阴极也同样会发生性能衰减。


当锂离子在充电过程中穿越电极时，会产生一种岩盐（rock-salt），在电池中就形成一层电绝缘外壳。这层绝缘外壳越厚，电池的充电性能则越差。HuolinXin表示，在充电电压较高的情况下，充电性能的下降幅度更为明显。不仅如此，电池最大容量也会因此下降。


Xin指出，在阴极处加入一种可以抵制结晶现象的涂层材料或许能够解决这一问题，这种涂层能够让离子在阳极和阴极间自由穿梭。不过，这类材料需要经过长期的研发和实验验证。