從電信到交通，過(guò)去二十年見(jiàn)證了高效、便攜、環(huán)保電池的發(fā)展。耗電量巨大的移動(dòng)電話(huà)線(xiàn)路在很大程度上取代了低壓固定電話(huà)線(xiàn)，而電動(dòng)汽車(chē)經(jīng)常出現(xiàn)在歐洲道路上—在加速和效率方面都超過(guò)了碳?xì)淙剂掀?chē)。

電子香煙取代了導(dǎo)致肺癌的煙草產(chǎn)品，因?yàn)殡娮酉銦熥尶諝庵谐錆M(mǎn)了芳香的蒸汽。每一種設(shè)備都需要高密度的可充電電池才能正常工作；無(wú)論好壞，鋰離子電池已成為標(biāo)準(zhǔn)；畢竟，鉛酸電池體積龐大、危險(xiǎn)且低效，而鎳鎘電池中的鎘在2005年被歐盟宣布為非法。

鋰離子電池技術(shù)的局限

鋰電池具有非常高的能量密度，這意味著它們可以存儲(chǔ)相當(dāng)大的電量：它們不會(huì)隨著時(shí)間的推移而自行放電，并且它們不需要維護(hù)—因?yàn)樗鼈儧](méi)有內(nèi)存而且電池也不需要定期循環(huán)來(lái)延長(zhǎng)壽命。

鋰電設(shè)備的未來(lái)前景光明，以至于電動(dòng)汽車(chē)制造商特斯拉投入約45億歐元來(lái)建立第一個(gè)太陽(yáng)能電池超級(jí)工廠，為公司的ModelS電池生產(chǎn)基于鋰離子的動(dòng)力墻、電池組和電池。世界上最大的鋰離子電池是特斯拉在2017年制造的，完全充電后，可以為多達(dá)3萬(wàn)戶(hù)家庭供電至少一個(gè)小時(shí)。

老化和降解

不可否認(rèn)的是，鋰離子電池會(huì)隨著時(shí)間的推移而失效。陰極會(huì)降解，經(jīng)過(guò)大約1000次充電循環(huán)后，高端電池將損失約20％的電量。鋰離子電池即使不使用也會(huì)退化，而且在儲(chǔ)存一年之后，充滿(mǎn)電的電池也會(huì)損失20%的電量；如果他們進(jìn)入“深度放電”狀態(tài)，很可能就不會(huì)再充電了。這種降解主要是由于晶須、樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，以及鍍層表面的生長(zhǎng)（統(tǒng)稱(chēng)為樹(shù)枝狀晶體）。

不利環(huán)境影響

雖然歐洲有許多設(shè)施可以收集和處理鋰離子電池，但很少有設(shè)施可以進(jìn)行回收利用的。盡管特斯拉計(jì)劃在其超級(jí)工廠上促進(jìn)電池的回收利用，但目前只能使用第三方合作伙伴來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，這是一個(gè)低效的過(guò)程。通常，無(wú)效的鋰離子電池會(huì)被直接扔進(jìn)垃圾填埋場(chǎng)。

如何應(yīng)對(duì)鋰離子電池降解和充電限制？

工用大電流鋰離子電池。圖片由Bigstock提供。

不幸的是，開(kāi)采鋰要比在回收過(guò)程中從電池中提取鋰便宜得多——鋰電池回收企業(yè)很少（如果有的話(huà)）收支平衡，因此需要國(guó)家補(bǔ)貼。雖然從地下開(kāi)采鋰可能在經(jīng)濟(jì)上是合理的，但卻破壞環(huán)境。鋰礦開(kāi)采破壞環(huán)境。礦山和制造廠有毒物質(zhì)的泄漏嚴(yán)重破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)——河流污染、殺死牲畜和魚(yú)類(lèi)，并使原本肥沃的農(nóng)田受到嚴(yán)重污染。

雖然金屬可以從海水或鹽水沉積物中提取，但該過(guò)程需要大量的水。智利是世界上最干旱的沙漠，由于水資源有限，立法者正在考慮限制鋰礦開(kāi)采權(quán)?；厥漳芰Φ娜狈驮絹?lái)越多的電池供電產(chǎn)品意味著需求只會(huì)增長(zhǎng)，而環(huán)境負(fù)擔(dān)也會(huì)隨之增加。

提高穩(wěn)定性和性能

防止或改善鋰離子電池相關(guān)問(wèn)題的一種方法是提高其可靠性，確保它們不會(huì)隨著時(shí)間的推移而降解并且可以無(wú)限期使用。