如何应对锂离子电池老化和降解

从电信到交通，过去二十年见证了高效、便携、环保电池的发展。耗电量巨大的移动电话线路在很大程度上取代了低压固定电话线，而电动汽车经常出现在欧洲道路上—在加速和效率方面都超过了碳氢燃料汽车。

电子香烟取代了导致肺癌的烟草产品，因为电子香烟让空气中充满了芳香的蒸汽。每一种设备都需要高密度的可充电电池才能正常工作；无论好坏，锂离子电池已成为标准；毕竟，铅酸电池体积庞大、危险且低效，而镍镉电池中的镉在2005年被欧盟宣布为非法。

锂离子电池技术的局限

锂电池具有非常高的能量密度，这意味着它们可以存储相当大的电量：它们不会随着时间的推移而自行放电，并且它们不需要维护—因为它们没有内存而且电池也不需要定期循环来延长寿命。

锂电设备的未来前景光明，以至于电动汽车制造商特斯拉投入约45亿欧元来建立第一个太阳能电池超级工厂，为公司的ModelS电池生产基于锂离子的动力墙、电池组和电池。世界上最大的锂离子电池是特斯拉在2017年制造的，完全充电后，可以为多达3万户家庭供电至少一个小时。

老化和降解

不可否认的是，锂离子电池会随着时间的推移而失效。阴极会降解，经过大约1000次充电循环后，高端电池将损失约20％的电量。锂离子电池即使不使用也会退化，而且在储存一年之后，充满电的电池也会损失20%的电量；如果他们进入“深度放电”状态，很可能就不会再充电了。这种降解主要是由于晶须、树状结构的出现，以及镀层表面的生长（统称为树枝状晶体）。

不利环境影响

虽然欧洲有许多设施可以收集和处理锂离子电池，但很少有设施可以进行回收利用的。尽管特斯拉计划在其超级工厂上促进电池的回收利用，但目前只能使用第三方合作伙伴来实现这一目标，这是一个低效的过程。通常，无效的锂离子电池会被直接扔进垃圾填埋场。

如何应对锂离子电池降解和充电限制？

工用大电流锂离子电池。图片由Bigstock提供。

不幸的是，开采锂要比在回收过程中从电池中提取锂便宜得多——锂电池回收企业很少（如果有的话）收支平衡，因此需要国家补贴。虽然从地下开采锂可能在经济上是合理的，但却破坏环境。锂矿开采破坏环境。矿山和制造厂有毒物质的泄漏严重破坏了当地的生态系统——河流污染、杀死牲畜和鱼类，并使原本肥沃的农田受到严重污染。

虽然金属可以从海水或盐水沉积物中提取，但该过程需要大量的水。智利是世界上最干旱的沙漠，由于水资源有限，立法者正在考虑限制锂矿开采权。回收能力的缺乏和越来越多的电池供电产品意味着需求只会增长，而环境负担也会随之增加。

提高稳定性和性能

防止或改善锂离子电池相关问题的一种方法是提高其可靠性，确保它们不会随着时间的推移而降解并且可以无限期使用。