探索锂离子电池退化：研究者发现新机制

来自 实验室仪器网

NMC三元正极材料广泛应用于电动汽车必不可少的锂离子电池。近期行业趋势倾向于提高镍含量，同时减少钴的使用，以降低成本。然而，较高的镍含量通常会导致电池循环寿命缩短。

此前，人们认为过度充电是电池性能下降的主要原因。然而，这种观点并未考虑到看似稳定的电压条件下发生的性能下降。为了解决这个问题，研究团队将重点放在了电池实际运行过程中的放电过程上。

他们发现，当电池长时间使用而不充电时，阴极表面会发生一种名为“准转化反应”的过程。放电过程中，氧气从表面释放出来，并与锂发生反应，在约3.0V的电压下生成氧化锂(Li₂O)。该分子随后与电解质发生反应，产生气体，加速电池性能下降。

研究发现，高镍正极中的准转化反应更为剧烈。研究人员证实，当电池放电至接近空电状态时，这种降解过程的影响（例如电池膨胀）会变得更加明显。

这项研究找到了一个简单但有效的解决方案。通过管理电池使用情况并避免完全放电，研究人员能够显著延长电池的循环寿命。

在高镍电池（镍含量超过90%）的实验中，深度放电以触发准转化过程的电池在250次循环后仅保留了3.8%的容量，而控制使用情况的电池在300次循环后仍可保持73.4%的容量。

放电电池的实际使用过程的影响迄今为止在很大程度上被忽视了。这项研究为开发更持久的电池提供了一个重要的方向。

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