舊電芯充電電壓高而放電電壓低。原因在于舊電芯的極化內(nèi)阻和歐姆內(nèi)阻都有所新增。充電時(shí)，充電電壓等于電芯電勢(shì)加上內(nèi)阻占?jí)海f電芯內(nèi)阻占?jí)捍螅沟贸潆婋娫幢仨毺Ц叱潆婋妷翰拍軐㈦娏砍淙搿７烹姇r(shí)，放電電壓等于電芯電勢(shì)減去內(nèi)阻占?jí)海f電芯內(nèi)阻占?jí)赫加昧瞬糠蛛娦倦妱?shì)，放電電流越大，現(xiàn)象越明顯。這使得能夠向外部供應(yīng)的電壓降低，也是造成電芯在壽命中后期，電池功率特性下降的一個(gè)原因。

2充電恒壓過(guò)程

新電芯進(jìn)入恒壓充電狀態(tài)晚而舊電芯進(jìn)入恒壓狀態(tài)早，恒流充電時(shí)間長(zhǎng)，使得新電芯相對(duì)的充電速度比較快。原因與前一段的分析類(lèi)似，依然是內(nèi)阻占?jí)撼霈F(xiàn)的影響，舊電芯較早的被內(nèi)阻抬高了端電壓，很快達(dá)到充電程序設(shè)置的恒壓值，進(jìn)入恒壓充電階段。恒壓充電的電流隨著電量的新增在遞減。

3容量

作為衡量電芯老化的直接參數(shù)，舊電芯的剩余容量表征其老化程度。假如追究電芯容量衰減的內(nèi)部原因，大體可以這樣表述：

在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，正極材料部分的溶解、坍塌，晶格被副反應(yīng)產(chǎn)物堵塞，使得能夠容納鋰離子的空位越來(lái)越少；

石墨負(fù)極，表面的SEI膜隨著反復(fù)的循環(huán)使用、高低溫環(huán)境的侵害等，其厚度越來(lái)越大，消耗負(fù)極材料和活性鋰離子沉積成鈍化膜的同時(shí)，新增了鋰離子穿越的難度。老化的SEI膜，出現(xiàn)越來(lái)越多的缺陷，使得電解液得以直接接觸負(fù)極材料，進(jìn)一步生成鈍化膜。能夠嵌鋰的負(fù)極材料減少和鋰離子的消耗，都會(huì)帶來(lái)容量的永久損失。

電解液，在循環(huán)使用過(guò)程中，電解液除了與正負(fù)極材料反映，還會(huì)與鐵、銅等雜質(zhì)反映，自己的分解反應(yīng)，總體上消耗活性成分，使得其導(dǎo)電能力越來(lái)越差，電芯容量降低。

以上都是正常使用過(guò)程中，日積月累的容量損失原因。

4開(kāi)路電壓

新舊電芯的開(kāi)路電壓存在明顯差異，舊電芯到了一定階段，再也無(wú)法達(dá)到新電芯的電壓值。問(wèn)題依然出在導(dǎo)電活性物質(zhì)的減少上。正負(fù)極之間電勢(shì)差的極限是由正負(fù)極材料決定的，但電勢(shì)的出現(xiàn)要依靠帶電鋰離子的聚集。活性離子減少，沒(méi)有了原來(lái)數(shù)量的鋰離子聚集在負(fù)極，開(kāi)路電壓自然下降了。

5內(nèi)阻

內(nèi)阻也是電芯壽命的一個(gè)指標(biāo)，內(nèi)阻的新增直接影響電芯的功率特性。究其原因，與容量的影響因素基本重合，正負(fù)極材料和活性離子的消耗，造成了內(nèi)阻的新增。

6耐低溫能力

有研究人員針對(duì)新舊電芯應(yīng)對(duì)低溫循環(huán)的能力做了實(shí)驗(yàn)比較。舊電芯經(jīng)歷10個(gè)常溫循環(huán)周期，-10℃環(huán)境下50個(gè)循環(huán)，最后再用30個(gè)循環(huán)對(duì)電芯容量進(jìn)行激活。

舊電芯低溫循環(huán)后的容量變化

舊電芯的容量在低溫循環(huán)過(guò)程中急劇下降，并在50個(gè)低溫循環(huán)后只剩余了20%左右容量。而激活循環(huán)對(duì)容量的恢復(fù)用途相當(dāng)微弱。

新電芯進(jìn)行類(lèi)似的循環(huán)過(guò)程，甚至低溫循環(huán)次數(shù)更多，環(huán)境溫度更低。電芯容量在低溫循環(huán)時(shí)也損失了大半，但在經(jīng)歷激活循環(huán)后，電芯容量基本得到了恢復(fù)。

新電芯低溫循環(huán)后的容量變化

實(shí)驗(yàn)后，針對(duì)舊電芯的解剖過(guò)程發(fā)現(xiàn)，大量的鋰離子充滿了正極材料內(nèi)部，負(fù)極內(nèi)部和表面都分布著大量鋰離子和鋰單質(zhì)。

原因分析如下，舊電池，正負(fù)極及電極表面的固液相隔膜，結(jié)構(gòu)都發(fā)生了老化。老化體現(xiàn)在對(duì)低溫性能的影響上，就是電池內(nèi)部亂了，離子的進(jìn)出路徑不順暢了。無(wú)論是電極材料結(jié)構(gòu)的坍塌溶解，還是副反應(yīng)產(chǎn)物的附著堵塞，或是隔膜的增厚，不規(guī)則缺陷等，最終的情形都是嵌鋰位置通往電解液的路徑要么被堵死，要么變得障礙重重。讓人想到年久失修的老房子灰蒙蒙的氣息。

同時(shí)，低溫下，鋰離子的活性變差，本來(lái)就沒(méi)有太多力氣，什么東西擋一擋，干脆卡在那不動(dòng)了。大家一邊卡住自身，一邊更是擋住了后來(lái)者的通道。如此惡性循環(huán)，越堵越死，有沒(méi)有聯(lián)想到帝都的什么景觀，三環(huán)停車(chē)場(chǎng)之類(lèi)的。以至于，恢復(fù)到常溫，再怎么激活，活性離子也挪不動(dòng)地方了。

7熱失控風(fēng)險(xiǎn)

舊電池的熱失控風(fēng)險(xiǎn)，重要體現(xiàn)在析鋰問(wèn)題和SEI膜溶解溫度下降兩個(gè)方面。

電池在長(zhǎng)期使用中，都有或多或少的違規(guī)操作。有資料顯示，舊電池很大比例存在著不同程度的析鋰現(xiàn)象。析鋰，指在負(fù)極表面有鋰金屬單質(zhì)的生成和堆積。

造成析鋰的重要原因有三個(gè)，一是低溫充電，二充電電流過(guò)大，三充電電壓過(guò)高。本質(zhì)上，都是給負(fù)極周?chē)?yīng)了過(guò)多的鋰離子，而負(fù)極SEI膜的通過(guò)能力沒(méi)有那么高，來(lái)不及通過(guò)的鋰離子堆積在電極表面，生成金屬晶體。

鋰單質(zhì)一旦形成很難自行消融，一直堆積在那里，等待后來(lái)者繼續(xù)添磚加瓦。

鋰單質(zhì)的存在關(guān)于鋰離子電池來(lái)說(shuō)是嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源。一方面，鋰的枝晶生長(zhǎng)，會(huì)穿過(guò)隔膜，造成正負(fù)極短路；另一方面，鋰單質(zhì)的活性極高，100℃左右就可以發(fā)生反應(yīng)，并且反應(yīng)過(guò)程劇烈放熱。