电池老化通常与电池中的副反应有关,副反应倾向于以不可逆的方式发展到更稳定、更低能量的状态。电池老化导致电解液分解,正负极活性物质损失,可回收锂损失,最终使电池无法满足实际需求,电池老化表现在以下几个方面:
1.阳极电解质界面老化
电解质和阳极之间的界面是副反应发生的关键区域。虽然在首次充电过程中,电池负极侧形成了相对稳定的SEI膜,但在充放电过程中,电池的负应力变化较大,会导致SEI的破裂和重构。
这两种现象都会导致SEI层的不断增厚和可回收锂和电解质的不可逆损失。除了SEI重建导致的老化外,另一个重要因素是枝晶的形成,会导致电极短路,带来安全隐患。
2.阴极电解质界面老化
阴极侧的老化还与表面膜的形成反应和活性物质活性的丧失有关,通常是由阴极材料与电解液的副反应引起的。此外,电池在充放电过程中,正极材料中的过渡金属元素会溶解,导致晶体结构发生不可逆的变化,活性物质损失。过渡金属离子向阳极SEI表面的迁移将增加SEI膜的厚度。