從手機,電腦,到汽車,飛機,人類的衣食住行等日常生活已經離不開可充電電池。經過一段時間的使用,電池就會失效,要么是因為電量不斷的損失,要么是因為不能在惡劣環境下工作,這些情況甚至會引發嚴重的火災或者爆炸,這些往往是由于電池化學、電池設計、環境、實際操作條件等等綜合因素造成。
最近,Palacin 和 de Guibert在Science在線發表綜述文章,對鉛酸電池、鎳電池和鋰離子電池進行專門討論,詳細闡述了引起電池失效的幾個關鍵因素:材料、溫度、充放電速率等。另外,該綜述還討論了如何通過優化電池管理體系來延長電池壽命,如何進行電池診斷以及大規模電池應用等等議題。
圖1. 典型電池及其有關能級示意圖
圖2. 放電速率和溫度對于電池性能下降的影響
圖3. 電池循環前(A)和循環100圈后(B)電極橫截面的SEM對比
圖4. 隨著鋰離子電池老化,活性Li的變化
表1. 商業可充電電池參數對比
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M. R. Palacín, A. de Guibert. Why do batteries fail? Science, 2016, 351, 574.