可充电锂离子电池经过足够多的充电和再充电循环后最终会报废。美国研究人员发现，电池衰减背后的因素实际上会随时间而变化。研究报告发表在《科学》杂志上。研究人员使用计算机视觉技术，研究构成电池电极的单个粒子如何随着时间的推移而分解。在经历了 10 或 50 个充电周期后，他们使用 X 射线断层扫描重建了阴极的 3 D图像。他们将这些 3D 图片切割成一系列 2D 切片，并使用计算机视觉方法来识别粒子。最后他们确定了 2000 多个单独的粒子，为此他们不仅计算了单个粒子的特征，例如大小、形状和表面粗糙度，还计算了更多的全局特征，例如粒子彼此直接接触的频率以及粒子形状的变化程度。研究人员接着发现了一个引人注目的模式：在 10 次充电循环后，最大的因素是单个粒子的特性，包括粒子的球形程度以及粒子体积与表面积的比率。然而在 50 个循环之后，配对和组属性推动了粒子分解。研究人员表示，这不再只是粒子本身，重要的是粒子—粒子相互作用，因为这意味着制造商将可开发控制这些特性的技术。如使用磁场或电场将细长的粒子彼此对齐，新结果表明这将延长电池寿命。