手機鋰電池逐漸退化的原因

手機鋰電池逐漸退化的原因

有關鋰電池電量衰退的疑問，現在由西北太平洋國家實驗室（PNNL）能源儲備聯合研究中心（JCESR）的科學家們，透過特製高倍率電子顯微鏡解開大家的疑惑。

鋰電池如何充放電

由於原鋰本身是活性相當強的物質，不易在空氣中保存，因此科學家使用化合方式，找出能與鋰離子相互嵌合的物質，製作出鋰離子電池。

充放電時鋰離子則會在區分正負極的隔離膜間移動，這就是我們一般知道的理想狀況。但在高倍顯微鏡下，這些材料則自有一套活動方式，因而導致電量衰退。

電量衰退的真實圖像

科學家發現，當他們將電子注入鋰電池，活性極高的鋰離子蜂擁而上搶著吸收電力。但這個過程並不是呈現平均分佈，而是在電極中造成無數細如髮絲的裂縫，這些裂縫有如樹狀發散開來，在影像中就呈現許多裂痕的樣貌。

接著進行放電，鋰離子會逐漸回到原本的位置，但仍有一些遺留在樹狀路徑上，在經過數回充放電之後，這些無法「回家」的鋰離子便逐漸堆積成團塊，最後成為無法蓄電的「死鋰」。

幫助改善電池製程

發現這個現象有助研究人員開發可消除髮絲樹突紋路的電解質，能再大大改善發展已相當成熟的鋰電池性能。此外，這些特製顯微設備，同時也能用來觀察正在開發中的新型電池，包括以鋁或銅離子在電極內的活動狀況，幫助研發者能提早針對各種缺點加以修補。