锂电池退化衰减的原因主要有哪些？
来源：宝鄂实业
2019-08-13 12:24
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锂电池寿命衰减的主要原因，是因为锂电池里的锂离子活性会随着使用不断减少，这是由其特性所决定的，无法改变，直至活性完全没有了，就彻底失效了。
锂离子电池如今已经被移动设备所广泛使用，但这种电池的寿命并不长，500次充电循环就会损失约1/5的容量。为了研究锂电池性能退化的原因，美国太平洋西北国家实验室的科学家使用强力显微镜成功观察到了锂电池充放电的实时状态。
研究者发现，电池在使用时会产生压力，并引起电极出现破裂。除此之外，每一个充放电循环还会在电极之外留下锂的痕迹，这些“死亡”的锂无法再在未来的充电当中发挥作用，并会引起电池容量的下降。研究者还观察到了固体电解质相间层在电极表面的形成，这会“阻塞”电池并影响其充电能力。
想要解决锂电池身上的这些问题，使用其它替代元素是方法之一。在未来，镁、铝或铜等金属元素或许可以成为更廉价和稳定的替代，但是，这些电池的性能目前还达不到锂电池的水平。
电池从制造完成时就开始衰减，一个新电池须提供100%的容量，但大多数使用中的电池组是达不到的。
随着电池的可用区域缩小，可填充的能量降低，充电时间逐渐缩短。在大多数情况下，由于周期循环和老化的原因，电池容量呈线性衰减。此外，深度放电给电池造成的压力大于不完全放电，因此最好不要把电池电量全部耗尽，而是经常性充电。对于镍基电池以及作为校准部件的智能电池则应周期性深度放电，这有助于消除镍基电池的“记忆效应”。镍基锂电池在容量衰减到80%之前可以完全充放电循环300～500周。
充放电循环并不是容量衰减的唯一原因，高温下存储锂电池也会导致容量衰减。一个充满电的锂电池在40℃(104°F)保存一年而不使用的情况下会造成35%的容量损失。超快速充放对电池也是有害的，会使电池寿命减少一半，这对于单体锂电池是非常明显的。电池组比能量高，但由于单体电池的差异而显得特别微妙。
设备的规格参数往往基于新电池，但这仅仅是初试阶段的短暂现象，而不能维持太长的时间。就像一个体育运动员，成绩会随着时间的推移而逐渐下降，并且如果任其发展，将会最终导致电池相关的故障。
电池需要经常计算其容量衰减和最终寿命。容量衰减到80%就需要更换电池组，电池组的最终寿命极限应根据应用的不同、用户的喜好以及公司的保障而改变。由于机械故障比较罕见，容量衰减便成了最终替代计划的一个最佳指标，这一指标可以通过对现役电池每三个月进行一次容量核实来完成。此外，充电器充电运行状态表征的技术也在研发中。
除了与老化相关的衰减，硫酸盐化和板栅腐蚀是铅酸蓄电池衰减的主要影响因素。硫酸盐化是指电池停留在较低倍率充电时，在阴极极板上形成的薄膜层。如果发现及时，可以通过均衡充电来消除这一状况。板栅腐蚀可以通过改善充电状态或采用优化的浮动充电方法来减弱。
镍基电池，所谓的不可用岩石区通常是由于活性物质晶体的形成而引起，也被称为“记忆效应”。深度充放电循环的方法常常可以使电池容量恢复到全满。周期性的放电也可以控制结晶过程，避免对隔膜的危害。
