爲什麽锂電池容量越用越低？

TIME: 2021-03-24 新聞資訊

數碼産品的用戶們發現，隨著時間的推移，锂電池容量總會損耗掉一些。雖然剛買來時锂電池容量的续航表现还不错，但经历2年频繁的充放电之后，锂電池容量就完全是两个样了。好消息是，美国能源部的科学家们，最近似乎搞清楚了导致电池“缩容”的其中一种机理，未来有望想出应对的策略。在一颗常见的锂离子可充电电池中，锂离子可以在阴阳两极的电解液中穿行，从而产生为设备供能的电流。而所谓的容量，可简单理解成电池中（在充放电时）来回跑的锂离子体积。

锂電池容量随着循环次数的增加而逐渐下降，充电电压平台升高，放电电压平台明显下降，放电电压平台变短。由欧姆定律可知，电池在恒流充放电时，其输入输出电压与电阻、电流存在以下关系：V=E-IR。式中，E为电池在平衡电位下的电动势，I为恒流充放电电流（充电时电流为负值、放电时电流为正值），R是电池的总内阻，包括溶液内阻，正负极的极化内阻以及活性物质和溶液之间、活性物质与集流体之间的接触电阻。电池在恒流充放制式下进行循环，充放电电流保持恒定不变。而随循环次数增加，电池的总内阻在不断增大。因此，电池循环过程中，充电电压平台逐渐升高，而放电电压平台逐渐降低。

美國能源部的這項研究發現，組成電池電極的材料經常會破裂分解，使得某些金屬離子（這裏特指錳元素）可以自由浮動並跑到相反的電極那，然後困陷住锂離子。

随着时间的推移，越来越多的锂离子不能投入正常工作（被锁住），锂電池的容量也因此而逐渐降低，最终导致无法继续提供理想的续航时间。

研究解释到：锂電池容量变小是与电极上锰元素的管理、以及被困住的锂离子数量有着严格的相关性。未来在延长锂電池使用寿命的方法上，这个技术难关是要克服才有可能的。

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