為減少生態足跡并延長鋰離子電池（LIBs）的壽命，有必要了解電池在循環過程中的老化現象。

德國弗勞恩霍夫電動汽車研發中心Guinevere A. Giffin等采用事后分析法研究了有外壓和無外壓的純電動汽車（BEVs）方形電池超過7000次的循環測試，揭示了不同的老化現象。

圖1. 在這項工作中進行的實驗

在這項工作中作者引入了機械健康狀態（機械SOH）作為電極因機械效應而退化的指標。研究顯示，外壓方形電池在老化測試期間表現出增強的循環性能，與無外壓電池相比，在900次循環后達到80% SOH 的閾值。

這一結果證明了外壓的重要性，更具體地說，是LIBs的均勻壓力分布。在該老化測試期間，外壓電池的電池厚度變化≈2.5%，而無外壓電池膨脹≈17.5%。這種膨脹與鍍鋰、電極分層和電極膨脹有關。

圖2. 不同電池在加速老化試驗期間的電池性能

進一步的循環后研究表明，對于外壓電池，正極的形態和結構退化（例如顆粒破裂和陽離子混合）是其電池性能降低的主要原因，而負極對性能損失的影響較小。相反，對于無外壓電池，負極對容量損失的影響明顯增加，這是由于電極內組件之間的接觸不足，負極容易發生鍍鋰。

這與實驗室測試得到的結論（即導致BEV方形電池容量下降的主要因素是鋰庫存的損失）不太一樣。一種解釋是與鋰化狀態下的石墨（≈100 GPa）相比，多晶NCM的楊氏模量（≈200 GPa）更高。高模量與體積膨脹相結合造成應力，從而導致顆粒內部開裂。因此，外壓導致正極材料的機械SOH降低，但整個電池的老化更均勻，局部降解更少。

圖3. 循環后的電極和隔膜的照片

Impact of Bracing on Large Format Prismatic Lithium-Ion Battery Cells during Aging. Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102448