鋰電池陰極表面劣化機制新發現！關鍵在「放電過程」

韓國浦項科技大學（POSTECH）電池工程學系洪志賢教授團隊與成均館大學金宗順教授團隊合作，在《先進能源材料》期刊發表突破性研究，首度揭露鋰離子電池使用過程中鮮為人知的劣化機制。

電動車核心的鋰離子電池，普遍採用鎳錳鈷（NMC）三元正極材料。近年產業為降低成本，傾向提高鎳含量、減少昂貴鈷金屬的使用比例。但高鎳設計卻會縮短電池整體迴圈壽命，這個現象過去被歸因於過度充電所致。

研究團隊特別關注「放電過程」——也就是電池實際運作階段。他們發現當電池長時間使用卻未及時充電時，正極表面會發生「類轉化反應」：在放電電壓降至3.0V左右時，正極表面的氧原子逃逸並與鋰結合形成氧化鋰（Li₂O），這些化合物進一步與電解液反應產生氣體，加速電池劣化。

值得注意的是，這種效應在高鎳正極材料中更為明顯。實驗證實，當電池容量幾乎耗盡時，包括電池膨脹在內的劣化徵兆會急遽惡化。以鎳含量超過90%的電池為例，若持續深度放電至觸發類轉化反應，250次迴圈後容量僅剩3.8%；反之，避免完全放電的電池在300次迴圈後仍能保持73.4%容量。

主導研究的洪志賢教授強調：「電池實際使用時的放電過程影響長期被低估，這項研究為開發更長壽命的電池指明重要方向。」團隊證實，透過最佳化使用習慣、避免完全放電，就能顯著延長電池迴圈壽命。