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一方面，锂离子电池的退化是使用和老化的自然结果，另一方面，缺乏维护、恶劣的使用环境和不良的充电操作会加速它的退化。

下面将探讨锂离子电池退化的不可克服的问题，其原因，以及弥补这些问题的方法。

 

1. 高自放电率
各种电池都存在自放电现象，但使用不当会促进这种状态的发展。自放电率是渐进式的，最高的放电率出现在刚充电后，然后逐渐减少。

镍基电池表现出高自放电率。通常情况下，温度较高，其放电率也会增加。镍基电池的自放电率在数百次循环后也会增加。

电池板开始膨胀，将电极之间的隔膜挤压得更紧，形成金属树枝状晶体，导致锂离子电池退化。

这是晶体生长（记忆效应）的结果，它损害了电池隔膜，增加了自放电率。但是lifepo4电池没有记忆效应。

 

 

如果镍基电池在24小时内达到30%的自放电，就应该被丢弃。循环次数多和老化对锂基电池的自放电率没有影响。铅酸电池的反复深循环充电和放电会增加自放电。

 

2. 电池匹配
即使有现代制造技术，也不可能准确预测电池容量，特别是镍基电池。在制造过程中，每个电池都要进行测试，并根据其容量大小进行分类。

高容量的 “A “类电池通常作为特殊用途的电池以高价出售。中等容量的 “B “类电池用于工业和商业产品。而低端的 “C “类电池则以低廉的价格出售。循环充电和放电并不能提高低端电池的容量。当你购买廉价的可充电电池时，你得到的是一个低的电池容量。

● 对锂离子电池退化的影响

在有大量电池的电池组，以及需要输出大负荷电流和在低温下工作的电池组中，需要更严格的电池容差控制。

如果一个新的电池组中的电池之间存在轻微的不匹配，经过几个充电周期后，它们将能够相互平衡和适应。电池是否能很好地平衡和适应，关系到电池组是否有很长的使用寿命和锂离子电池的退化。

● 电池匹配的重要性

高质量的电池比低质量的电池有更稳定和平衡的容量。高质量的电池应该用于高端大功率工具，因为它们在大负荷和极端温度环境下可以有很高的耐久性。

 

 

尽管成本很高，但回报是电池组的寿命更长，而且锂离子电池的降解速度更慢。当电池从生产线上下来时，它们的内在性能很匹配。重要的是，电池组内的单个电池必须满足严格的公差。

电池组中的所有电池必须在相同的时间内达到完全充电，并在放电结束时达到相同的阈值电压。当电池组处于非正常工作状态时，电池组的内置保护电路应起到安全作用，从而减少锂离子电池的退化。

 

3. 蓄电池短路

怀疑原因是电池在制造过程中可能混入了外来的颗粒杂质。即使是世界十大锂电池公司也常常无法解释为什么有些电池在较新的情况下会出现高泄漏率或电短路。

另一种是电极上的粗糙点导致隔膜损坏。因此，应该改进电池的制造工艺，这可以大大减少锂离子电池的退化。

深度放电引起的电池极性颠倒也会导致电池短路。
高的反向电流会导致永久性的电短路。
另一个原因是由不受控制的透镜的形成引起的隔膜损坏，这被称为记忆效应。
使用瞬时高电流脉冲来试图修复短路的电池，其成功率极其有限。这种短路可能会暂时蒸发，但对隔膜材料的损害仍然存在。

这种修复后的电池往往表现为高放电率，短路会重新出现。在退化的锂离子电池组中更换短路的电池是不可取的。除非新电池在电池电压和容量方面与电池组中其他电池的性能相匹配。

 

4. 电解液的损失
虽然电池都是密封的，但在锂离子电池降解过程中会损失一些电解液。一旦发生气体排放，密封垫周围就会积聚白色粉末，电解液的流失最终会降低电池容量。

 

 

铅酸蓄电池的电解液损失是一个长期存在的问题。其原因是过度充电和在高温下工作。用水补充电解质的损失效果是有限的。虽然电池容量可以部分恢复，但电池性能不会很可靠。

如果充电正确，锂离子电池不应该有气体问题，导致排气问题。排名前五的电池电解质公司在生产过程中使用正确的材料来避免这些情况。然而，锂离子电池在某些条件下也会出现内部压力。

 

5. 防止锂离子电池退化的方法
目前用于商业锂离子电池的石墨阳极在低温下的实际容量很低。硬碳具有良好的低温储锂能力，可以有效改善锂离子电池的降解。然而，在电池形成过程中，硬碳阳极会不可逆地消耗Li+，从而降低电池的实际容量和比能量。

石墨创新地开发了复合电极，创造了能量密度为460Wh/kg、库仑效率约为100%的锂离子水全电池。基于转换反应与高能量密度的结合，该电池具有良好的插层可逆性，从而提高了水电池的安全性。

锂离子电池电解质中的溶剂混合物，包括溶解的锂盐，以及有机添加剂。它可以增加硅阳极的表面和整体稳定性，改善长期循环和使用寿命以及锂离子电池的降解。

环己酮是一种用于超高容量锂离子电池的有机正极材料，其比放电容量高达902mAhg-1。此外，由于环己酮在高极性离子液体中的溶解度较低，在基于离子液体的电解质中具有较好的循环性能，且锂离子电池的降解特性较少。

 

 

锂离子电池内部存在着短路和火灾的风险。然而，5至10纳米的氮化硼纳米膜可以作为保护层，隔离金属锂和电解液之间的电接触。

氮化硼纳米薄膜对锂的化学和机械性能都很稳定，并且具有很高的电子绝缘性，因此可以大大改善锂离子电池的安全性。

 

6. 总结
随着科学技术的发展和技术的成熟，锂离子电池得到了越来越广泛的应用。锂离子电池具有单体电压高、重量相对较轻、环境友好等优点。

但经过多次充放电循环，会造成锂离子电池的衰减。在相同条件下，电池容量衰减得越快，电池质量就越低。提高锂离子电池的性能是衡量其质量的一个重要指标。