即使長時間不使用，鋰離子電池的性能也會隨著時間的推移而下降。這是因為電池內部的化學反應（例如電解質分解）在微觀層面持續進行。研究表明，電解質成分的變化和枝晶的形成會加劇這種性能下降。高溫會加速自放電，並可能引發過渡金屬溶解。對於工業應用而言，不當的儲存會嚴重影響電池的性能和可靠性。要了解鋰電池長時間不使用會發生什麼，請了解更多關於鋰離子電池的資訊。 此處.
關鍵要點
保持鋰電池電量在 40% 到 60% 之間，以免損壞。這有助於延長電池使用壽命。
將電池存放在陰涼乾燥處。這可以減緩有害的化學變化。
經常檢查並保養電池。這能確保電池良好運轉，尤其是大型機器。
第一部分：鋰電池長期不使用會發生什麼
1.1 日曆老化及其對鋰離子電池的影響
當鋰離子電池閒置不用時，日曆老化會成為其效能下降的重要因素。這個過程指的是電池容量會隨著時間的推移而逐漸下降，即使沒有主動使用也是如此。日曆老化主要源自於電池組件（例如電解液和電極）內部的化學反應。這些反應是自然發生的，並受溫度和儲存條件等因素的影響。
為了更好地理解日曆老化，研究人員使用了各種方法。例如，非基於模型的設計（例如全因子方法和拉丁超立方體方法）可以全面評估降解行為。基於模型的方法（例如 pi-OED）則透過比較依賴關係來完善這些發現，並提供更準確的預測。
階段 | 方法 | 產品說明 |
|---|---|---|
1 | 非基於模型的 DoE | 全因子和拉丁超立方體設計來評估退化行為。 |
2 | 基於模型的pi-OED | 細化依賴關係並與非基於模型的方法進行比較。 |
透過了解日曆老化，您可以實施策略來減緩此過程並延長電池壽命。
1.2 閒置期間的化學反應
即使鋰離子電池處於閒置狀態，內部的化學反應也會持續進行。這些反應通常會導致電解質分解，從而產生不必要的副產物。隨著時間的推移，這些副產物會不斷積累，最終導致容量損失。此外，鋰離子可能會被困在固體電解質界面膜 (SEI) 中，降低其遷移率，進一步降低電池性能。
閒置時間也會增加電池形成枝晶的風險。這些針狀結構會在電池陽極上生長，並可能刺穿隔膜，導致短路甚至電池完全失效。適當的儲存條件，例如保持適當的溫度和充電水平，可以最大限度地降低這些風險。
1.3 電荷損失和臨界閾值風險
即使不使用，鋰離子電池也會自放電。自放電率取決於溫度和電池充電狀態等因素。如果電量低於臨界閾值，電池可能會遭受不可逆的損壞。例如，過度放電的電池可能會出現電極性能下降，導致永久性容量損失。
為防止這種情況，鋰離子電池應存放在最佳充電水平，通常在 40-60% 左右。定期檢查電量並根據需要充電有助於保持電池容量並延長電池壽命。對於工業應用，採取這些措施可確保電池最終投入使用時性能可靠。
第二部分：鋰離子電池的退化機制
2.1 電解質分解及其影響
電解質分解是導致電池性能下降的主要因素之一。隨著時間的推移，鋰離子電池中的電解質會發生化學反應，並產生副產物。這些副產物會累積並幹擾電池的內部結構，從而降低電池的效率。例如，固體電解質界面層 (SEI) 的形成就是電解質分解的直接結果。雖然 SEI 層最初保護陽極，但其持續生長會消耗活性鋰離子，導致容量損失。
一項研究分析了參與SEI形成的17,000多種獨特物質，凸顯了這些反應的複雜性。研究人員利用量子化學計算和實驗數據，確定了電解質分解如何影響電池性能。這項研究強調了選擇高品質電解質和添加劑以最大程度地減少降解的重要性。
為了減輕電解液分解的影響，您應該將電池存放在溫度穩定的環境中，並避免過度充電。這些做法可以減緩化學反應，並延長電池的使用壽命。
2.2 枝晶的形成及其在容量損失中的作用
枝晶是充電過程中在陽極上形成的針狀結構。當鋰離子沉積不均勻時，這些結構就會生長，這通常是由於高充電速率或長時間閒置造成的。枝晶會刺穿陽極和陰極之間的隔膜，導致內部短路。這不僅會降低電池容量，還會帶來安全風險，例如熱失控。
研究對樹突在電池退化中的作用提供了寶貴的見解：
鋰枝晶的操控會顯著影響電池效能。
溫度波動等外部條件會影響枝晶生長和容量恢復。
庫侖效率 (CE) 計算揭示了電池循環衰減的趨勢，從而更清楚地了解與枝晶相關的損失。
為了防止枝晶形成，應使用具有適當電壓和電流設定的充電器。對於工業應用，實施先進的電池管理系統 (BMS) 有助於有效監控和控制充電條件。了解更多關於 BMS 工作原理和組件的信息 此處.
2.3 固體電解質中間相（SEI）層的生長
在最初幾次充電循環中，SEI 層會在負極表面自然形成。雖然它起到了保護屏障的作用，但隨著時間的推移，其持續增長會導致容量損失。 SEI 層會消耗鋰離子和電解質成分，從而減少可用於儲能的離子數量。
實驗室測試已證實SEI應力與容量衰減之間存在直接關聯。例如，SEI層內的機械應力可導致 總容量損失的很大一部分 在各種電池配置中。此外，鋰核反應分析 (Li-NRA) 表明，SEI 層內的鋰累積會加速電池的降解。引入特定的電解液添加劑可以減緩此過程，從而提高容量保持率。
為了最大限度地減少SEI相關的效能下降，應將鋰離子電池存放在部分充電狀態（40-60%），並避免極端溫度。這些措施可以減輕SEI層的壓力，並延長電池壽命。
2.4 鋰離子遷移率降低和電極性能下降
隨著電池老化，鋰離子的遷移率會降低，直接影響電池效能。造成這一問題的因素有幾個：
SEI層生長：SEI層的增厚會限制鋰離子的移動，從而降低容量和功率輸出。
鍍鋰：過量的鋰離子沉積在陽極表面，限制了可用於離子儲存的材料。這也增加了枝晶形成的風險。
機械應力：重複的充電放電循環會導致電極結構發生變化，從而降低其儲存鋰離子的能力。
陰極溶解：電解質中的反應溶解了陰極材料，進一步損害了鋰離子遷移率並促進了 SEI 生長。
研究表明，閒置的鋰離子電池會因內部化學反應而發生自放電。例如，電解液中的氫原子會遷移到陰極，佔據鋰離子的位置。這會降低電池的性能並縮短其使用壽命。
為了應對這些挑戰，您應該採取適當的儲存措施，並考慮使用先進的電池技術，例如磷酸鋰鐵電池，它具有更高的穩定性和更長的使用壽命。探索更多關於磷酸鐵鋰電池的信息 此處.
第三部分：影響電池效能下降的外部因素
3.1 溫度對鋰離子電池穩定性的影響
溫度對鋰電池的穩定性和性能至關重要。極端溫度，無論高溫或低溫，都會影響電池內部的化學反應，加速電池的退化。高溫會加快電解質的分解速度，促進固體電解質界面膜 (SEI) 的生長，進而消耗活性鋰離子。相反，低溫會降低鋰離子的遷移率，增加鋰沉積的風險，導致容量損失和安全隱患。
同行評審的研究表明，在低溫下，鋰離子電池的循環壽命會大幅縮短，僅為90-140次，而高溫則可超過2000次。另一項研究強調了熱管理的重要性，顯示不同的冷卻方法可以將電池的降解速度改變高達三倍。
對於工業應用，保持最佳溫度條件對於延長電池壽命至關重要。先進的熱管理系統可以幫助調節溫度，防止電池組內部熱量分佈不均。這些系統對於機器人等行業尤其有益，因為穩定的電池性能對這些行業至關重要。了解更多關於機器人應用的信息 此處.
3.2 濕度和濕氣暴露風險
濕度和濕氣暴露會顯著影響鋰電池的穩定性。當電池暴露在高濕度環境中時，水分子會與電池組件相互作用，引發化學反應，導致性能下降。例如，富含鎳的層狀鋰過渡金屬氧化物會與水中的Li+和H+離子發生離子交換，形成Li2CO3和LiOH等化合物。這些化合物會積聚在電池表面，降低離子電導率並導致容量損失。
新舊程度 | H2S生成量（cc/g） | |
|---|---|---|
乾燥室（暴露 30 分鐘） | 0.1 | > 50 |
十二烷漿液 | 0 | 14 |
對於依賴鋰電池組的產業（例如安防系統）而言，適當的濕度管理至關重要。將電池存放在低濕度環境中可防止腐蝕和內部損壞，從而確保可靠的性能。探索安防系統應用 此處.
3.3 鋰電池組儲存最佳實踐
採用鋰電池儲存的最佳實踐可以顯著提高其使用壽命和可靠性。不當的儲存條件，例如暴露在極端溫度或高濕度下，會加速電池效能下降，並增加熱失控等安全風險。為了延長電池壽命，請遵循以下行業建議的做法：
溫度控制： 將電池存放在陰涼乾燥的環境中，最好是室溫。
避免直射光： 請將電池遠離陽光以防止過熱。
濕度管理： 保持低濕度以避免腐蝕。
確保氣流： 提供良好的通風以防止熱量積聚。
安全位置： 將電池存放在安全、乾燥的地方，遠離易燃物。
電池狀況檢查： 儲存前檢查是否有損壞。
充電等級： 將電池的電量保持在 40-50% 以便長期存放。
儲存前的電量水準： 以 50% 的電量儲存，以減少電池壓力。
理想溫度條件： 保持儲存溫度在 5°C–20°C (41°F–68°F) 之間。
環境保護： 避免高濕度和陽光直射。
安全儲存容器： 使用原包裝或塑膠外殼以防止短路。
正確的儲存實務對於工業應用尤其重要，因為電池的可靠性直接影響營運效率。如果您需要針對您所在行業的客製化電池解決方案，請諮詢 Large Power的專家 此處.
鋰離子電池即使閒置不用，也會因內部化學反應和外部環境因素而逐漸老化。正確的儲存方法可以顯著減緩電池老化，並延長其使用壽命。
關鍵建議:
保持 50% 的充電水平 延長電池壽命高達 130%，正如查爾姆斯理工大學的研究顯示。
避免完全放電並將電池存放在陰涼乾燥的環境中，以防止熱失控和容量損失。
採用這些策略可確保工業應用和其他關鍵用途的可靠性能。如需根據您的需求客製化鋰電池解決方案，請諮詢 Large Power的專家 此處.
常見問題
1. 長期存放鋰電池的最佳方法是什麼？
將電池存放在電量為 40-50% 的陰涼乾燥處。避免陽光直射和高濕度，以最大程度地降低電池性能下降。
2. 閒置不用的鋰電池會永久失去容量嗎？
是的，未使用的電池會因化學反應和自放電而性能下降。妥善存放可以減緩此過程並保持電池容量。
3.溫度如何影響鋰電池效能？
高溫會加速化學反應，而低溫則會降低鋰離子的遷移率。這兩種極端溫度都會損害電池的穩定性和壽命。
