從電信到交通，過去二十年見證了高效、便攜、環(huán)保電池的發(fā)展。耗電量巨大的移動電話線路在很大程度上取代了低壓固定電話線，而電動汽車經(jīng)常出現(xiàn)在歐洲道路上—在加速和效率方面都超過了碳氫燃料汽車。

電子香煙取代了導(dǎo)致肺癌的煙草產(chǎn)品，因為電子香煙讓空氣中充滿了芳香的蒸汽。每一種設(shè)備都需要高密度的可充電電池才能正常工作；無論好壞，鋰離子電池已成為標準；畢竟，鉛酸電池體積龐大、危險且低效，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相當大的電量：它們不會隨著時間的推移而自行放電，并且它們不需要維護—因為它們沒有內(nèi)存而且電池也不需要定期循環(huán)來延長壽命。

鋰電設(shè)備的未來前景光明，以至于電動汽車制造商特斯拉投入約45億歐元來建立第一個太陽能電池超級工廠，為公司的ModelS電池生產(chǎn)基于鋰離子的動力墻、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3萬戶家庭供電至少一個小時。

老化和降解

不可否認的是，鋰離子電池會隨著時間的推移而失效。陰極會降解，經(jīng)過大約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退化，而且在儲存一年之后，充滿電的電池也會損失20%的電量；如果他們進入“深度放電”狀態(tài)，很可能就不會再充電了。這種降解主要是由于晶須、樹狀結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，以及鍍層表面的生長（統(tǒng)稱為樹枝狀晶體）。

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)施可以進行回收利用的。盡管特斯拉計劃在其超級工廠上促進電池的回收利用，但目前只能使用第三方合作伙伴來實現(xiàn)這一目標，這是一個低效的過程。通常，無效的鋰離子電池會被直接扔進垃圾填埋場。

如何應(yīng)對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，開采鋰要比在回收過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）收支平衡，因此需要國家補貼。雖然從地下開采鋰可能在經(jīng)濟上是合理的，但卻破壞環(huán)境。鋰礦開采破壞環(huán)境。礦山和制造廠有毒物質(zhì)的泄漏嚴重破壞了當?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)——河流污染、殺死牲畜和魚類，并使原本肥沃的農(nóng)田受到嚴重污染。

雖然金屬可以從海水或鹽水沉積物中提取，但該過程需要大量的水。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采權(quán)?；厥漳芰Φ娜狈驮絹碓蕉嗟碾姵毓╇姰a(chǎn)品意味著需求只會增長，而環(huán)境負擔也會隨之增加。

提高穩(wěn)定性和性能

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