鋰離子電池的循環壽命

電池用著用著，感覺不耐用，容量沒有以前多了，這些都是循環壽命不斷衰減的體現。接下來要講兩個跟鋰離子電池長期穩定可靠使用相關的指標：循環壽命和安全性。

循環壽命的衰減，其實也就是電池當前的實際可用容量，相關于其出廠時的額定容量，不斷下降的一種變化趨勢。

關于理想的鋰離子電池，在其循環周期內容量平衡不會發生改變，每次循環中的初始容量都應該是一定值，然而實際上情況卻復雜得多。任何能夠出現或消耗鋰離子的副反應都可能導致電池容量平衡的改變，一旦電池的容量平衡狀態發生改變，這種改變就是不可逆的，并且可以通過多次循環進行累積，對電池循環性能出現嚴重影響。

1.金屬鋰的沉積

通過前面的分析，我們了解鋰離子電池當中是不應該存在鋰的金屬形態，鋰元素要么是以金屬氧化物、碳鋰化合物的形態存在，要么是以離子的形態存在。

2.正極材料的分解

作為正極材料的含鋰金屬氧化物，雖然具有足夠的穩定性，但是在長期的使用過程中，仍然會不斷的分解，出現一些電化學惰性物質（如Co3O4，Mn2O3等）以及一些可燃性氣體，破壞了電極間的容量平衡，造成容量的不可逆損失。

這種情況在過充電情況下尤為明顯，有時甚至會發生劇烈的分解和氣體釋放，不但影響電池容量，還會造成嚴重的安全風險。

除了嚴格限定電池的充電截止電壓之外，提高正極材料的化學穩定性和熱穩定性，也是降低循環壽命下降速度的可行方法。

3.電極表面的SEI膜

前面講過，以碳材料為負極的鋰離子電池，在初次循環過程中，電解液會在電極表面形成一層固態電解質（SEI）膜，不同的負極材料會有一定的差別，但SEI膜的成分重要由碳酸鋰、烷基酯鋰、氫氧化鋰等組成，當然也有鹽的分解產物，另外還有一些聚合物等。

4.電解質的影響

在不斷的循環過程中，電解質由于化學穩定性和熱穩定性的局限，會不斷發生分解和揮發，長期累積下來，導致電解質總量減少，不能充分的浸潤正負極材料，充放電反應不完全，造成實際使用容量的下降。

電解質中含有活潑氫的物質和鐵、鈉、鋁、鎳等金屬離子雜質。因為雜質的氧化電位一般低于鋰離子電池的正極電位，易在正極表面氧化，氧化物又在負極還原，不斷消耗正負極活性物質，引起自放電，即在非正常使用的情況下改變電池放電。電池壽命是以充放電循環次數而定的，含雜質的電解液直接影響電池循環次數。