为什么电动汽车的电池会损耗?

剑桥大学的克洛伊·科茨博士与伊芙琳娜·王就这个电池大脑难题的答案进行了交谈。

Evelyna -驱动电动汽车的电池是锂离子电池。你如何使用汽车和它的电池对它的寿命有影响。剑桥大学的克洛伊·科茨博士将带我们揭开真相:

Chloe—对于一个消费者来说，比如说一个电动汽车司机，有3个主要因素会影响电池退化。这些是系统的温度、充电状态(完全充电/放电/介于两者之间)和使用情况(充电/放电的速度有多快/多慢)。

Evelyna -当锂离子电池放电时，锂离子从负石墨电极移动到正阴极，从而产生我们可以用来驱动汽车的电能。带电荷时，Li离子向相反方向移动。

克洛伊-在充电和放电时，当锂被插入或取出时，两个电极的体积都会发生很大的变化。这可能会对颗粒造成压力，导致开裂，从而暴露更多的表面积和活性物质的损失。(1:58)石墨阳极也受到镀锂的影响。在低温或高速下，锂不能足够快地插入石墨层，因此锂金属在表面积聚。(2:25)在极端情况下，锂离子板不均匀，形成树突，会使电池短路。

锂离子电池的另一个组成部分是液态电解质，它将石墨之间的锂离子传导到阴极。

构成电解质的分子在高压下会在循环或与系统中的微量水反应时分解，并反过来与颗粒表面反应。这可能会导致表面层增加电池的电阻。(2:38)这里描述的退化机制只是电池中可能发生的退化的一个例子。这些机制和它们发生的顺序之间的相互作用仍然是一个重要的问题。

伊芙琳娜:那么我们该如何改进呢?

克洛伊——在大多数情况下，适度是关键。(0:38)也许更出人意料的是，在高充电或高放电状态下会发生更多的降解。所以理想情况下，你会希望你的车充电极慢，保持在50%的电量。但在长途行驶和经常充电的情况下，这是不现实的……(2:57)因为我们不能等上10年才能研究汽车在典型使用下的电池退化情况，所以我们在实验室里模拟故障模式，观察电池的特定部分，试图了解发生了什么。

伊芙琳娜:那么电池技术的下一步是什么?对导致降解的具体条件和反应的研究将继续有助于改进当前的LIB技术。工业研究也集中在提高安全性或降低成本上，比如最近讨论的LFP系统(尽管这些化学物质会降低你驾驶电动汽车的距离)。也有正在进行的固体电解质或移动超越锂离子的研究，但其中许多需要进一步研究。