是什么导致可充电电池老化？如何延长电池寿命？

如今，大多数现代电子产品都使用可充电电池作为电源。同样，如今，大多数现代可充电电池都是基于锂离子或锂聚合物的。像任何其他设备一样，随着时间的流逝，这些可充电电池失去了充电，保留和释放能量的能力，因此用户必须更换设备或可充电电池。

据我了解，电池内阻的升高是可充电电池老化的主要原因。这个准确吗？如果是这样，可以采取哪些措施降低或消除充电电池的内部电阻。

如果我的理解不正确，可充电电池老化的原因是什么？

如果了解了电池老化的原因，电子工程师如何设计充电和放电电路以延长可充电电池的使用寿命？

参考文献：

— 马亨德拉·古纳瓦德纳（Mahendra Gunawardena）
source

注意：我故意将内部电阻/电池化学和电子电路设计放在一起

— Mahendra Gunawardena 2015年

您已经看到此页面了吗？

— HDE 226868

这是研究和开发中的热门话题，投入了大量资金，但仍没有令人满意的解决方案。一个非常有趣的问题，但我想要详细回答并不容易，尤其是第二部分。

— Trilarion

我希望化学工程师或化学专业人员或研究人员能够提供一些见解。从EE的角度来看，这是阻抗的增加。问题是如何才能减慢阻抗的增加。

— Mahendra Gunawardena

内部抵抗力的提高可能被更好地理解为衰老的症状，而不是其根本原因。

— 所罗门慢

困扰老式充电电池（例如镍镉（）和镍金属氢化物（））的问题之一是记忆效应。当可充电电池没有完全放电时，会发生记忆效应。然后，它“忘记”了它具有的容量比其认为的要大，因此将来它的排放量会减少。 $\text{NiCad}$ $\text{NiMH}$

水壶是一个很好的例子。最初，水瓶具有一定的水容量。假设一次使用时，我喝了大部分水。如果记忆效应影响了水瓶，那么将来我将无法饮用任何水，而占据了上次没有喝过水的空间。多余的空间将永远消失。随着时间的流逝，这会耗尽可充电电池。幸运的是，这通常只影响和可充电电池 $\text{NiCad}$ $\text{NiMH}$ 。

关于影响仅影响锂离子电池的影响，我还找不到很多，但是有很多综合因素。这是一个简短的清单：

化学物质分解
钝化（影响锂离子电池），即在电池单元上形成一层不需要的化学物质时。此讨论4258页相关的现象：

不幸的是，在充电时，锂很容易在通常的液态有机溶剂中形成苔藓状沉积物和树枝状晶体（参见图15B）。这将循环寿命限制为100-150个循环（大大低于商用电池所需的300个循环），并且增加了发生安全事故的风险。
机械应力和泄漏。电池可能会以多种方式损坏，从而导致内部组件损坏并导致化学物质泄漏。这对人类可能非常危险。

还有其他长期因素会加剧电池老化。我链接到上述列表的页面似乎喜欢Arrhenius方程：，该方程表明化学反应的速率随温度变化而变化。高温意味着更快的反应，但也可能缩短寿命。这会严重影响不可充电电池。

k = A e^{- E_{a} / R T}

$k=Ae^{-E_a/RT}$

最后，存在自放电现象，即电池中多余的反应“ 耗尽 ”了，可以说是随着电池容量的增加而消失的。该过程可能会因电池类型而异。Battery University上有一个页面，您可能已经看过。重申温度可以加快此过程。令人震惊的是，锂离子电池在最初的24小时内可能放电多达5％，此后每月放慢至1-2％。

— HDE 226868
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是什么引起记忆效应？树突有害吗？自放电是造成长期容量损失的原因，还是仅用尽了该电量的电量？

— 里克（Rick）

@Rick Wikipedia提供了一个相关的临时过程及其背后的机制：电压下降是由电池反复过度充电引起的，这会在板上形成电解质的小晶体。这些会阻塞极板，增加电阻并降低电池中某些单个电池的电压。当这些单个电池快速放电并且整个电池的电压突然下降时，这导致整个电池似乎快速放电。

— HDE 226868

再次，在 “记忆效应”。退房z80.info/nicd2.txt 简短的版本是，是的，有这样的效果，但大多数的是曾经被指责在其上的问题实际上是由于其他问题（最特别，设计不好的涓流充电器）。该信息最终来自NASA工程师，他们愿意花很多钱来了解他们计划在太空飞行中发送的电池。

— 所罗门慢