电池在其使用寿命期间会经历主动循环和长期闲置存储两种情况。虽然人们已经对循环引起的退化机制和相应的缓解策略进行了广泛研究，但在没有循环的情况下，存储所产生的独特影响却在很大程度上被忽视和未被探索。电池的性能也会随着时间的推移而退化，这与电池闲置时的荷电状态（SoC）有特殊的关系，例如，在储存期间，SoC100的电池容量要比SoC70的电池容量高。
图1 SoC70和SoC100高温储存期间的容量保持和产气
首尔大学Jongwoo Lim等将无损在线X射线衍射(XRD)与气体分析相结合，揭示了活性材料结构退化、界面副反应的复杂相互作用，以及它们对闲置存储期间全电池老化的影响。研究发现，SoC70储存期间的容量衰减主要是由于全电池内的电极滑移和锂库存损失造成的，富镍层状氧化物正极的结构退化程度较轻。SoC100储存会造成富镍正极更严重的结构退化和副反应。
矛盾的是，在SoC100储存期间，严重的副反应抑制了锂存量损失、电极滑移和全电池容量衰减。气体分析和结构研究证实，富镍正极在SoC100储存期间由晶格氧产生的大量二氧化碳阻止了负极上不可逆的锂库存损失。
图2 从在线XRD获得的NCM6正极的结构演变
即使在高SoC储存的早期阶段电池容量保持得相对较好，富镍正极结构退化和消耗电解质的相关副反应也是有害的，这会增加电池失效的潜在风险。储存过程中观察到的老化机制表明，提高负极-电解质界面上电解质的还原稳定性是缓解从中度到高度SoC储存过程中储存引起的老化的起点。此外，提高正极活性物质表面的（电）化学稳定性（例如通过抑制晶格氧释放）将是改善富镍正极基锂离子电池日历寿命的根本方法。
图3 老化后NCM6正极的分析
Paradoxical role of structural degradation of nickel-rich layered oxides in capacity retention upon storage of lithium-ion batteries. Energy & Environmental Science 2023. DOI: 10.1039/d3ee02334f
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