最全最经典的电池容量衰减原因总结
锂电池衰减原理
锂电池衰减原理
锂电池衰减原理是指随着锂电池使用次数的增加，其容量和性能逐渐下降的过程。
衰减原因主要包括以下几点：
1. 锂离子电池的正负极材料都会随着充放电而发生结构变化，这些变化会导致电池容量的下降。
2. 锂电池的电解质会随着时间的推移而逐渐分解，导致电池内阻的增加，从而降低电池性能。
3. 锂电池在高温或过度充电的情况下，也容易出现电池容量下降和性能衰减的情况。
为了延长锂电池的使用寿命，我们应该尽量避免过度充电和高温使用。
此外，定期对电池进行保养和更换也是保持电池性能的重要措施。
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电池的损耗原理
电池的损耗原理
电池的损耗原理可以归结为以下几个方面：
1. 内部电阻损耗：电池内部存在一定的电阻，当电流通过电池时，会产生内部电阻损耗。
这是最主要的损耗来源之一。
2. 自放电：即使在没有负载的情况下，电池也会自行放电，导致储能减少。
自放电的速度取决于电池的类型和质量，比如镍镉和镍氢电池比锂电池自放电速度更快。
3. 电化学反应：电池的工作过程涉及到电极材料的电化学反应，这些反应可能导致电池活性物质的消耗，从而降低电池的容量和工作效率。
4. 循环次数：电池的寿命是有限的，使用过程中，循环充放电次数的累积也会导致电池性能的逐渐下降。
5. 环境条件：温度、湿度等环境条件也会对电池的性能和寿命产生影响。
例如，在高温下，电池的自放电速度会更快，导致能量损耗更大。
综上所述，以上因素综合作用导致电池的损耗，影响了电池的容量和使用寿命。
为了延长电池的寿命，应注意适当控制使用环境和循环充放电次数，并进行定期
维护和更换电池。
锂电池容量衰退的原因总结与分析
锂电池容量衰退的原因总结与分析一、析锂和SEI膜本文综合分析了锂离子电池容量衰退机理，对影响锂离子电池老化与寿命的因素进行分类整理，详细阐述了过充、SEI膜生长与电解液、自放电、活性材料损失、集流体腐蚀等多种机理，总结了近年来各领域学者在电池老化机理方面的研究进展，详细分析了锂离子电池老化影响因素与作用方式，阐述了老化副反应建模方法。
（1）锂离子电池老化原因分类与影响1、锂离子电池老化原因分类锂离子电池的老化过程受其在电动汽车上的成组方式、环境温度、充放电倍率和放电深度等多种因素影响，容量及性能衰退通常是多种副反应过程共同作用的结果，与众多物理及化学机制相关，其衰减机理与老化形式十分复杂。
综合近年来国内外的研究进展，目前影响锂离子电池容量衰退机理的主因包括：SEI膜生长、电解液分解、锂离子电池自放电、电极活性材料损失、集流体腐蚀等。
在实际的锂离子电池老化过程中，各类副反应伴随着电极反应同时发生，各类老化机理共同作用，相互耦合，增大了老化机理研究的难度。
2、锂离子电池老化影响锂离子电池老化对电池综合性能具有比较深刻的影响，主要体现在充放电性能下降、可用容量衰减、热稳定性下降等。
锂离子电池老化后主要的外特性表现为可用容量下降与电池内阻上升，进而导致锂离子电池的实际充放电容量、最大可用充放电功率等下降；同时因锂离子电池内阻上升，在使用过程中伴随生热增加、模组内温度上升、温度不一致性增大等问题，对锂离子电池热管理系统要求提高；而锂离子电池内部的副反应等则因电池成组方式、连接结构等导致单体使用工况存在差异，随着电池使用，电池内各单体间的老化速度存在差异，加剧了锂离子电池组不一致性的产生。
锂离子电池的开路电压曲线表征了当前锂离子电池内部电动势。
随着锂离子电池老化后，开路电压曲线相对于原始状态会发生一定程度的偏移或变形，从而导致锂离子电池的实际充放电电压曲线会发生变化，影响实际使用过程中的电池管理系统电池状态估算精度。
原电池电流衰减原因
原电池电流衰减原因
1.电池内部电化学反应导致电池内部的化学物质发生变化，从而导致电池的内阻增加。
随着电池使用时间的增加，电池内部的化学反应会逐渐削弱电池的电荷容量，同时也会导致电池的放电速度变慢，最终导致电流衰减。
2. 温度对电池的影响。
电池在高温环境下会加速其内部化学反应，导致电池的寿命缩短。
同时，低温环境下电池的电荷容量也会受到影响，从而导致电流衰减。
3. 电池的使用方式。
如果电池被长时间放置在未使用的状态下，电池内部的化学反应会发生变化，导致电池的电荷容量下降。
此外，如果电池被频繁地充放电，也会导致电池内部化学反应加速，从而导致电流衰减。
4. 电池的质量。
一些不合格的电池在制作过程中可能会存在不均匀的化学反应，从而导致电池内部化学反应速度不均匀。
这种情况可能会导致电流衰减。
综上所述，电池内部化学反应、温度、使用方式以及电池质量等因素都可能会导致电池的电流衰减。
因此，在使用电池时，应注意电池的保养和使用方式，以延长电池的使用寿命。
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影响电池老化的因素
影响电池老化的因素
电池老化是由许多不同的因素造成的，其中一些最主要的因素包括：
1. 充电和放电周期：每次充电和放电都会对电池进行一次循环，而电池的寿命通常是根据循环次数而定的。
因此，频繁地充电和放电电池会缩短其寿命。
2. 温度：电池的寿命也受温度的影响。
高温会加速电池老化，而低温则会使电池的性能下降。
3. 充电速度：快速充电可能会导致电池过热，从而加速电池老化。
4. 充电电压：过高或过低的充电电压也会影响电池寿命。
5. 存储：长期存储电池时，应该注意避免过度放电和过度充电，以及在适当的温度下存储电池。
综上所述，电池老化是由多种因素共同作用造成的。
如果想要延长电池寿命，可以注意减少充电和放电的频率、避免过快充电、保持适当的温度和正确存储等。
电池容量衰减原因分析
电池容量衰减原因分析电池容量衰减原因分析电池容量衰减是指随着时间的推移，电池所能储存的电荷量逐渐降低。
这是一个普遍存在的问题，几乎所有类型的电池都会经历容量衰减。
以下是导致电池容量衰减的几个主要原因的分析：第一步：化学反应电池的容量衰减主要是由内部化学反应引起的。
典型的电池中，正极和负极之间会发生化学反应，产生电流。
随着时间的推移，这些化学反应会导致电池内部的材料逐渐分解、耗尽或失去活性，从而降低电池的容量。
第二步：电池老化电池随着使用时间的增加会逐渐老化。
内部的化学反应和材料的磨损会导致电池的性能下降。
老化电池的内阻增加，电池的能量转化效率也会降低，导致容量衰减。
第三步：温度影响温度是电池容量衰减的另一个重要因素。
较高的温度会加速电池内部化学反应的速度，从而导致容量衰减更快。
此外，高温还会加速电池内部材料的老化过程，进一步降低电池容量。
第四步：充放电循环充放电循环也会导致电池容量衰减。
电池在充放电过程中，会产生化学反应和材料的变化。
随着循环次数的增加，电池内部的化学物质会逐渐损耗和耗尽，从而降低电池的容量。
第五步：不当使用不当使用也会加速电池容量衰减。
例如，过度充电或过度放电会导致电池内部的化学反应不稳定，从而加速容量衰减的过程。
此外，长时间放置不用或长时间处于低电量状态也会损害电池，降低其容量。
总结起来，电池容量衰减是由多种因素共同作用导致的。
化学反应、电池老化、温度影响、充放电循环和不当使用都是导致电池容量衰减的重要原因。
为了延长电池的使用寿命，我们应该正确使用电池，并避免过度充放电和高温环境。
最全最经典的锂离子电池容量衰减原因分析
本质原因锂离子电池在两个电极间发生嵌入反应时具有不同得嵌入能量,而为了得到电池得最佳性能,两个宿主电极得容量比应该保持一个平衡值。
在锂离子电池中,容量平衡表示成为正极对负极得质量比,即:ﻫγ＝m+/m-=ΔｘC-／ΔｙC+式中C指电极得理论库仑容量,Δx、Δｙ分别指嵌入负极及正极得锂离子得化学计量数、从上式可以瞧出,两极所需要得质量比依赖于两极相应得库仑容量及其各自可逆锂离子得数目、一般说来,较小得质量比导致负极材料得不完全利用;较大得质量比则可能由于负极被过充电而存在安全隐患。
总之在最优化得质量比处,电池性能最佳、对于理想得Li－ｉon电池系统,在其循环周期内容量平衡不发生改变,每次循环中得初始容量为一定值,然而实际上情况却复杂得多。
任何能够产生或消耗锂离子或电子得副反应都可能导致电池容量平衡得改变,一旦电池得容量平衡状态发生改变,这种改变就就是不可逆得,并且可以通过多次循环进行累积,对电池性能产生严重影响。
在锂离子电池中,除了锂离子脱嵌时发生得氧化还原反应外,还存在着大量得副反应,如电解液分解、活性物质溶解、金属锂沉积等,如图１所示。
Arora等[３]将这些容量衰减得过程与半电池得放电曲线对照起来,使得我们可以清楚地瞧出电池工作时发生容量衰减得可能性及其原因,如图２所示、一、过充电1ﻫ、石墨负极得过充反应:电池在过充时,锂离子容易还原沉积在负极表面:Li+＋e→Li(s),沉积得锂包覆在负极表面,阻塞了锂得嵌入。
导致放电效率降低与容量损失,原因有:①可循环锂量减少; ②沉积得金属锂与溶剂或支持电解质反应形成Lｉ2ＣO3,LiF 或其她产物;③金属锂通常形成于负极与隔膜之间,可能阻塞隔膜得孔隙增大电池内阻、④由于锂得性质很活泼,易与电解液反应而消耗电解液、从而导致放电效率降低与容量得损失。
快速充电,电流密度过大,负极严重极化,锂得沉积会更加明显。
这种情况容易发生在正极活性物相对于负极活性物过量得场合,但就是,在高充电率得情况下,即使正负极活性物得比例正常,也可能发生金属锂得沉积。
容量损失原因
容量损失原因分析1.过充电所谓过充电就是超过规定的充电终止电压（一般为4.2V）而继续充电的过程。
在过充的情况下会造成电池容量的衰减，主要有如下因素：①石墨负极的过充反应；②正极过充反应；③电解液在过充时氧化反应。
电池在过充时，锂离子容易还原沉积在负极表面：Li＋＋e→Li （s）沉积的锂包覆在负极表面，阻塞了锂的嵌入。
导致放电效率降低和容量损失，原因有：①可循环锂量减少；②沉积的金属锂与溶剂或支持电解质反应形成Li2CO3，LiF 或其他产物；③金属锂通常形成于负极与隔膜之间，可能阻塞隔膜的孔隙增大电池内阻。
快速充电，电流密度过大，负极严重极化，锂的沉积会更加明显。
正极过充导致容量损失主要是由于电化学惰性物质（如Co3O4，Mn2O3 等）的产生，破坏了电极间的容量平衡，其容量损失是不可逆的。
LiyCoO2→（1－y）/3[Co3O4＋O2（g）]＋yLiCoO2 y<0.4同时正极材料在密封的锂离子电池中分解产生的氧气由于不存在再化合反应（如生成H2O）与电解液分解产生的可燃性气体同时积累，后果将不堪设想。
过充还会导致电解液的氧化反应，其氧化速率跟正极材料表面积大小、集电体材料以及所添加的导电剂（炭黑等）有很大关系，同时，炭黑的种类及表面积大小也是影响电解液氧化的一个重要因素，其表面积越大，溶剂更容易在表面氧化。
当压高于4.5V 时电解液就会氧化生成不溶物（如Li2Co3）和气体，这些不溶物会堵塞在电极的微孔里面阻碍锂离子的迁移而造成循环过程中容量损失。
2.电解液分解电解液由溶剂和支持电解质组成，在正极分解后通常形成不溶性产物Li2Co3 和LiF等，通过阻塞电极的孔隙而降低电池容量，电解液还原反应对电池的容量和循环寿命会产生不良影响，并且由于还原产生了气体会使电池内压升高，从而导致安全问题。
电解液在石墨和其它嵌锂碳负极上稳定性不高，容易反应产生不可逆容量。
初次充放电时电解液分解会在电极表面形成钝化膜，钝化膜能将电解液与碳负极隔开阻止电解液的进一步分解。
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最全最经典的锂离子电池容量衰减原因分析（附各原因专家分析）0本质原因锂离子电池在两个电极间发生嵌入反应时具有不同的嵌入能量，而为了得到电池的最佳性能，两个宿主电极的容量比应该保持一个平衡值。
在锂离子电池中，容量平衡表示成为正极对负极的质量比，即：γ=m+/m-=ΔxC-/ΔyC+式中C指电极的理论库仑容量，Δx、Δy分别指嵌入负极及正极的锂离子的化学计量数。
从上式可以看出，两极所需要的质量比依赖于两极相应的库仑容量及其各自可逆锂离子的数目。
一般说来，较小的质量比导致负极材料的不完全利用；较大的质量比则可能由于负极被过充电而存在安全隐患。
总之在最优化的质量比处，电池性能最佳。
对于理想的Li-ion电池系统，在其循环周期内容量平衡不发生改变，每次循环中的初始容量为一定值，然而实际上情况却复杂得多。
任何能够产生或消耗锂离子或电子的副反应都可能导致电池容量平衡的改变，一旦电池的容量平衡状态发生改变，这种改变就是不可逆的，并且可以通过多次循环进行累积，对电池性能产生严重影响。
在锂离子电池中，除了锂离子脱嵌时发生的氧化还原反应外，还存在着大量的副反应，如电解液分解、活性物质溶解、金属锂沉积等，如图1所示。
Arora等[3]将这些容量衰减的过程与半电池的放电曲线对照起来，使得我们可以清楚地看出电池工作时发生容量衰减的可能性及其原因，如图2所示。
一、过充电1、石墨负极的过充反应：电池在过充时，锂离子容易还原沉积在负极表面：Li＋＋e→Li（s），沉积的锂包覆在负极表面，阻塞了锂的嵌入。
【电源网】【李伟善】【黄可龙】【阮艳莉】导致放电效率降低和容量损失，原因有：①可循环锂量减少；【电源网】【李伟善】【阮艳莉】②沉积的金属锂与溶剂或支持电解质反应形成Li2CO3，LiF 或其他产物；【电源网】【李伟善】【阮艳莉】③金属锂通常形成于负极与隔膜之间，可能阻塞隔膜的孔隙增大电池内阻。
【电源网】【李伟善】【阮艳莉】④由于锂的性质很活泼，易与电解液反应而消耗电解液.从而导致放电效率降低和容量的损失。
【黄可龙】快速充电，电流密度过大，负极严重极化，锂的沉积会更加明显。
这种情况容易发生在正极活性物相对于负极活性物过量的场合，【电源网】但是，在高充电率的情况下，即使正负极活性物的比例正常，也可能发生金属锂的沉积。
【李伟善】2、正极过充反应当正极活性物相对于负极活性物比例过低时，容易发生正极过充电。
【李伟善】正极过充导致容量损失主要是由于电化学惰性物质（如Co3O4，Mn2O3 等）的产生，破坏了电极间的容量平衡，其容量损失是不可逆的。
（1）LiyCoO2：LiyCoO2→(1-y)/3[Co3O4＋O2(g)]＋yLiCoO2 y<0.4【电源网】【李伟善】【黄可龙】同时正极材料在密封的锂离子电池中分解产生的氧气由于不存在再化合反应（如生成H2O）与电解液分解产生的可燃性气体同时积累，后果将不堪设想。
【电源网】【黄可龙】（2）λ-MnO2锂锰反应发生在锂锰氧化物完全脱锂的状态下：λ-MnO2→Mn2O3+O2(g)【李伟善】【黄可龙】3、电解液在过充时氧化反应当压高于4.5V 时电解液就会氧化生成不溶物（如Li2Co3）和气体，这些不溶物会堵塞在电极的微孔里面阻碍锂离子的迁移而造成循环过程中容量损失。
【电源网】【黄可龙】【阮艳莉】影响氧化速率因素：正极材料表面积大小【电源网】【黄可龙】集电体材料【电源网】【黄可龙】所添加的导电剂（炭黑等）【电源网】【黄可龙】炭黑的种类及表面积大小【电源网】【黄可龙】在目前较常用电解液中，EC/DMC被认为是具有最高的耐氧化能力。
溶液的电化学氧化过程一般表示为：溶液→氧化产物(气体、溶液及固体物质)+ne-任何溶剂的氧化都会使电解质浓度升高，电解液稳定性下降，最终影响电池的容量。
假设每次充电时都消耗一小部分电解液，那么在电池装配时就需要更多的电解液。
对于恒定的容器来说，这就意味着装入更少量的活性物质，这样会造成初始容量的下降。
此外，若产生固体产物，则会在电极表面形成钝化膜，这将引起电池极化增大而降低电池的输出电压。
【阮艳莉】二、电解液分解（还原）I在电极上分解1、电解质在正极上分解：电解液由溶剂和支持电解质组成，在正极分解后通常形成不溶性产物Li2Co3 和LiF等，通过阻塞电极的孔隙而降低电池容量，电解液还原反应对电池的容量和循环寿命会产生不良影响，并且由于还原产生了气体会使电池内压升高，从而导致安全问题。
【电源网】【李伟善】正极分解电压通常大于 4.5V(相对于Li/ Li+)，所以，它们在正极上不易分解。
相反，电解质在负极较易分解。
【李伟善】2、电解质在负极上分解：电解液在石墨和其它嵌锂碳负极上稳定性不高，容易反应产生不可逆容量。
初次充放电时电解液分解会在电极表面形成钝化膜，钝化膜能将电解液与碳负极隔开阻止电解液的进一步分解。
从而维持碳负极的结构稳定性。
理想条件下电解液的还原限制在钝化膜的形成阶段，当循环稳定后该过程不再发生。
【电源网】【黄可龙】钝化膜的形成电解质盐的还原参与钝化膜的形成，有利于钝化膜的稳定化，但（1）还原产生的不溶物对溶剂还原生成物会产生不利影响；【电源网】（2）电解质盐还原时电解液的浓度减小，最终导致电池容量损失（LiPF6 还原生成LiF、LixPF5－x、PF3O 和PF3）；【电源网】【黄可龙】（3）钝化膜的形成要消耗锂离子，这会导致两极间容量失衡而造成整个电池比容量降低。
【电源网】（4）如果钝化膜上有裂缝，则溶剂分子能透入，使钝化膜加厚，这样不但消耗更多的锂，而且有可能阻塞碳表面上的微孔，导致锂无法嵌入和脱出，造成不可逆容量损失。
在电解液中加一些无机添加剂，如CO2，N2O，CO，SO2和Sx2-等，可加速钝化膜的形成，并能抑制溶剂的共嵌和分解，加入冠醚类有机添加剂也有同样的效果，其中以12冠4醚最佳。
【黄可龙】成膜容量损失的因素：（1）工艺中使用碳的类型；【电源网】（2）电解液成份；【电源网】（3）电极或电解液中添加剂。
【电源网】Blyr认为离子交换反应从活性物质粒子表面向其核心推进，形成的新相包埋了原来的活性物质，粒子表面形成了离子和电子导电性较低的钝化膜，因此贮存之后的尖晶石比贮存前具有更大的极化。
Zhang通过对电极材料循环前后的交流阻抗谱的比较分析发现，随着循环次数的增加，表面钝化层的电阻增加，界面电容减小。
反映出钝化层的厚度是随循环次数而增加的。
锰的溶解及电解液的分解导致了钝化膜的形成，高温条件更有利于这些反应的进行。
这将造成活性物质粒子间接触电阻及Li+迁移电阻的增大，从而使电池的极化增大，充放电不完全，容量减小。
【刘庆国】II电解液的还原机理电解液中常常含有氧、水、二氧化碳等杂质，在电池充放电过程中发生氧化还原反应。
【黄可龙】电解液的还原机理包括溶剂还原、电解质还原及杂质还原三方面：【阮艳莉】1、溶剂的还原PC和EC的还原包括一电子反应和二电子反应过程，二电子反应形成Li2CO3：【李伟善】【李伟善】【阮艳莉】Fong等认为，在第一次放电过程中，电极电势接近O.8V(vs.Li/Li+)时，PC/EC在石墨上发生电化学反应，生成CH=CHCH3(g)/CH2=CH2(g)和LiCO3 (s)，导致石墨电极上的不可逆容量损失。
Aurbach等对各种电解液在金属锂电极和碳基电极上还原机理及其产物进行了广泛的研究，发现PC的一电子反应机理产生ROCO2Li和丙烯。
ROCO2Li对痕量水很敏感，有微量水存在时主要产物为Li2CO3和丙稀，但在干燥情况下并无Li2CO3产生。
DEC的还原:【阮艳莉】Ein-Eli Y报道，由碳酸二乙酯(DEC)和碳酸二甲酯(DMC)混合而成的电解液，在电池中会发生交换反应，生成碳酸甲乙酯(EMC)，对容量损失产生一定的影响。
2、电解质的还原电解质的还原反应通常被认为是参与了碳电极表面膜的形成，因此其种类及浓度都将影响碳电极的性能。
在某些情况下，电解质的还原有助于碳表面的稳定，可形成所需的钝化层。
【阮艳莉】一般认为，支持电解质要比溶剂容易还原，还原产物夹杂于负极沉积膜中而影响电池的容量衰减。
几种支持电解质可能发生的还原反应如下：【李伟善】【阮艳莉】最后一步：【阮艳莉】3、杂质还原（1）电解液中水含量过高会生成LiOH(s)和Li2O 沉积层，不利于锂离子嵌入，造成不可逆容量损失：H2O＋e→OH－＋1/2H2OH－＋Li＋→LiOH(s)LiOH＋Li＋＋e→Li2O(s)＋1/2H2 【电源网】【李伟善】【黄可龙】【阮艳莉】生成LiOH(s)在电极表面沉积，形成电阻很大的表面膜，阻碍Li+嵌入石墨电极，从而导致不可逆容量损失。
【黄可龙】溶剂中微量水(100-300×10-6)对石墨电极性能没影响。
【黄可龙】（2）溶剂中的CO2 在负极上能还原生成CO 和LiCO3(s)：2CO2＋2e＋2Li＋→Li2CO3＋COCO 会使电池内压升高，而Li2CO3（s）使电池内阻增大影响电池性能。
【电源网】【李伟善】（3）溶剂中的氧的存在也会形成Li2O1/2O2+2e+2Li+→Li2O【李伟善】【阮艳莉】因为金属锂与完全嵌锂的碳之间电位差较小，电解液在碳上的还原与在锂上的还原类似。
三、自放电自放电是指电池在未使用状态下，电容量自然损失的现象。
锂离子电池自放电导致容量损失分两种情况：一是可逆容量损失；二是不可逆容量的损失。
可逆容量损失是指损失的容量能在充电时恢复，而不可逆容量损失则相反，正负极在充电状态下可能与电解质发生微电池作用，发生锂离子嵌入与脱嵌，正负极嵌入和脱嵌的锂离子只与电解液的锂离子有关，正负极容量因此不平衡，充电时这部分容量损失不能恢复。
如：锂锰氧化物正极与溶剂会发生微电池作用产生自放电造成不可逆容量损失：LiyMn2O4+xLi++xe→Liy+xMn2O4【电源网】【李伟善】【阮艳莉】溶剂分子(如PC)在导电性物质碳黑或集流体表面上作为微电池负极氧化:xPC→xPC-自由基+xe 【李伟善】同样，负极活性物质可能会与电解液发生微电池作用产生自放电造成不可逆容量损失，电解质(如LiPF6)在导电性物质上还原：PF5+xe→PF5-x 【李伟善】充电状态下的碳化锂作为微电池的负极脱去锂离子而被氧化:LiyC6→Liy-xC6+xLi++xe 【李伟善】自放电影响因素：正极材料的制作工艺；【电源网】【黄可龙】电池的制作工艺；【电源网】【黄可龙】电解液的性质；【电源网】【黄可龙】温度；【电源网】【黄可龙】时间。
【电源网】【黄可龙】自放电速率主要受溶剂氧化速率控制，因此溶剂的稳定性影响着电池的贮存寿命。
【电源网】【黄可龙】【阮艳莉】溶剂的氧化主要发生在碳黑表面，降低碳黑表面积可以控制自放电速率，【阮艳莉】【黄可龙】但对于LiMn2O4正极材料来说，降低活性物质表面积同样重要，同时集电体表面对溶剂氧化所起的作用也不容忽视。