史上最全的鋰離子電池析鋰原因解析

1、知行鋰電知行鋰電技藝技藝 史上最全的鋰離子電池析史上最全的鋰離子電池析鋰原因解析鋰原因解析 引言 析鋰是咱們鋰電行業(yè)中極其常見(jiàn)的一種異?，F(xiàn)象，不同的析鋰狀態(tài)，往往也對(duì)應(yīng)著不同的異常原因， 根據(jù)析鋰狀態(tài)分析異常原因， 可以說(shuō)是我們必備的一項(xiàng)技能。 雖說(shuō)析鋰如此重要，但是能系統(tǒng)的講一講析鋰原因的文章卻并不多見(jiàn)。雖然文武在這方面功力還不夠深厚，但還是愿意拋磚引玉，將自己這些年遇到的問(wèn)題，與大家來(lái)分享一下。 一、析鋰的基本概念一、析鋰的基本概念 鋰離子電池在充電過(guò)程中，鋰離子會(huì)從正極脫嵌并嵌入負(fù)極。但是當(dāng)一些異常狀況發(fā)生、并造成從正極脫嵌的鋰離子無(wú)法嵌入負(fù)極的話，那么鋰離子就只能析出在負(fù)極表面，從而形

2、成一層灰色的物質(zhì)，這就叫做析鋰。 從析鋰的大方向來(lái)分類的話，文武將析鋰的原因分成五大類：負(fù)極余量不夠造成的析鋰； 充電機(jī)制造成的析鋰； 嵌鋰路徑異常造成的析鋰； 主材異常造成的析鋰；特殊原因造成的固定位置析鋰。下面分別針對(duì)上述五大類原因，來(lái)對(duì)析鋰的具體原因進(jìn)行講解。 二、負(fù)極余量不夠造成的析鋰二、負(fù)極余量不夠造成的析鋰 鋰離子在充電時(shí)從正極脫嵌之后，一定要有一個(gè)歸宿。一般而言，歸宿是嵌入到負(fù)極當(dāng)中，但是當(dāng)負(fù)極過(guò)量不夠、負(fù)極可嵌入鋰離子少于正極脫嵌的鋰離子時(shí)，鋰離子就只能在負(fù)極表面析出了。負(fù)極過(guò)量不夠，算得上是析鋰的最常見(jiàn)原因。而根據(jù)負(fù)極過(guò)量不夠的位置，又可以細(xì)分成下面三組析鋰情況： 2.1 常

3、規(guī)負(fù)極過(guò)量不夠的析鋰常規(guī)負(fù)極過(guò)量不夠的析鋰 當(dāng)負(fù)極過(guò)量不足時(shí)，從正極脫嵌后來(lái)到負(fù)極的鋰離子沒(méi)有足夠的嵌入空間，因而只能形成金屬鋰單質(zhì)并析出在負(fù)極表面。由于負(fù)極過(guò)量不夠程度一般是均勻的、正極脫嵌的鋰離子也是均勻來(lái)到負(fù)極的， 因此負(fù)極過(guò)量不夠造成的析鋰也都是均勻的一層，析鋰嚴(yán)重程度的大小與負(fù)極過(guò)量不夠的程度密切相關(guān)，過(guò)量不足程度越高則析鋰越嚴(yán)重。 2.2 陰陽(yáng)面析鋰陰陽(yáng)面析鋰 歡迎下載 2 當(dāng)一個(gè)電芯出現(xiàn)正極單面涂重或者負(fù)極單面涂輕時(shí)， 就會(huì)造成這個(gè)電芯的負(fù)極兩面一側(cè)析鋰一側(cè)不析鋰，這也就是俗稱的陰陽(yáng)面。陰陽(yáng)面電芯析鋰一側(cè)的界面與負(fù)極過(guò)量不足析鋰完全一致，而另外一側(cè)則是金黃色（石墨負(fù)極的話）。 2

4、.3 正極頭部涂布未正極頭部涂布未削薄析鋰削薄析鋰 如果在涂布時(shí)未對(duì)正極頭部進(jìn)行削薄，那么正極頭部位置的敷料就可能會(huì)偏厚，這樣對(duì)應(yīng)負(fù)極頭部就會(huì)出現(xiàn)過(guò)量不足的情況， 從而造成負(fù)極頭部出現(xiàn)一段條狀的析鋰。 三、充電機(jī)制造成的析鋰三、充電機(jī)制造成的析鋰 由于析鋰發(fā)生在充電階段，因而充電機(jī)制的變化也一定會(huì)是析鋰的原因之一。下面列出了幾種由于充電機(jī)制而造成析鋰情況： 3.1 低溫充電析鋰低溫充電析鋰 歡迎下載 3 上圖是一個(gè)常規(guī)設(shè)計(jì)電芯在 0 度充電后的照片，可以看到負(fù)極表面被一層均勻的灰色鋰離子所覆蓋。低溫充電析鋰的原因，是負(fù)極在低溫時(shí)的嵌鋰阻抗明顯大于正極脫鋰阻抗，雖然鋰離子可以在低溫下相對(duì)快速的從

5、正極脫嵌，但是卻無(wú)法及時(shí)嵌入到負(fù)極當(dāng)中，從而引發(fā)析鋰。（更詳細(xì)的原因請(qǐng)參考之前的系列文章，本文不再贅述） 3.2 大倍率充電析鋰大倍率充電析鋰 即便是常溫充電，如果一味的增加充電倍率，負(fù)極也會(huì)由于無(wú)法快速完成嵌鋰而引發(fā)析鋰。在常規(guī)容量型設(shè)計(jì)下，電芯能經(jīng)受的最大充電倍率在 1C1.5C 左右，如果產(chǎn)品在使用期間需要進(jìn)一步增加充電電流，那么就需要對(duì)極片和電解液采用特殊設(shè)計(jì)了。否則充電倍率越大，析鋰就會(huì)越嚴(yán)重。 3.3 過(guò)充電析鋰過(guò)充電析鋰 歡迎下載 4 當(dāng)電池的充電電壓或充電容量大幅超過(guò)設(shè)計(jì)值時(shí)， 就會(huì)有較多過(guò)量的鋰離子從正極脫嵌出來(lái)，而由于負(fù)極在設(shè)計(jì)時(shí)根本就沒(méi)有為這些多余的鋰離子預(yù)留空間，因此析

6、鋰也就不可避免了。在過(guò)充電時(shí)，鋰離子從正極的脫嵌是均勻的、不會(huì)隨極片位置的變化而不同，因此過(guò)充電造成的析鋰也是均勻一層。 3.4 充電析鋰小結(jié)：充電析鋰小結(jié)： 經(jīng)過(guò)仔細(xì)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，充電制度造成的析鋰界面，基本都是均勻的一層析鋰。原因也很簡(jiǎn)單：充電是均勻的發(fā)生在極片各個(gè)位置之上的，因而析鋰的界面也是基本均勻的。 另外要提醒大家的是：不要根據(jù)上面圖片就對(duì)號(hào)入座每一種析鋰的“標(biāo)準(zhǔn)界面”，由于型號(hào)不同、 充電異常程度不同等因素， 可能下一次出現(xiàn)的低溫充電析鋰界面，會(huì)與本文所講的大倍率充電一樣。 大家需要記住的是哪些充電機(jī)制會(huì)造成與上面類似的均勻析鋰，并在實(shí)際問(wèn)題中按此排查。 四、嵌鋰路徑異常造成的析

7、鋰四、嵌鋰路徑異常造成的析鋰 在電池充電時(shí)，鋰離子從正極脫嵌后，途經(jīng)電解液然后嵌入到負(fù)極當(dāng)中。但是如果正負(fù)極界面接觸不好，就會(huì)造成鋰離子在負(fù)極表面析出。具體情況如下： 4.1 隔膜打皺析鋰隔膜打皺析鋰 歡迎下載 5 當(dāng)隔膜由于自身質(zhì)量原因而出現(xiàn)打皺時(shí)，對(duì)應(yīng)位置的鋰離子從正極脫嵌后，就沒(méi)法均勻的嵌入負(fù)極，從而造成對(duì)應(yīng)位置的負(fù)極要么成未充分嵌鋰的褐色、 要么產(chǎn)生與隔膜打皺方向一致的條紋狀析鋰。 4.2 電芯變形析鋰電芯變形析鋰 當(dāng)電芯厚度較大時(shí)易產(chǎn)生變形，當(dāng)變形比較嚴(yán)重時(shí)，就可能造成電芯變形位置對(duì)應(yīng)的極片接觸不良，從而產(chǎn)生上圖中條狀的嵌鋰不良區(qū)域，偶爾也會(huì)伴隨著析鋰（上圖中最左邊一折的樣子）。 4

8、.3 常規(guī)化成且化成前未熱冷壓析鋰常規(guī)化成且化成前未熱冷壓析鋰 歡迎下載 6 如果電芯厚度比較大，那么即使注液之后不熱冷壓直接進(jìn)行常規(guī)化成，界面也不會(huì)有太大問(wèn)題。但是對(duì)于一些厚度小于 3mm 的薄電芯而言，如果化成時(shí)本來(lái)就沒(méi)有上夾，且化成前又忘記了進(jìn)行熱冷壓或者夾具 baking，那界面就會(huì)比較悲慘了。 由于薄電池界面間接觸難以緊密， 因此如果化成前和化成時(shí)都沒(méi)有對(duì)其表面施加壓力的話，化成產(chǎn)氣就無(wú)法完全排出并影響界面接觸，進(jìn)而產(chǎn)生點(diǎn)狀嵌鋰不足及點(diǎn)狀析鋰。 4.4 夾具化成未加壓力析鋰夾具化成未加壓力析鋰 由于夾具化成往往伴隨著大電流、高充電 SOC，因而化成期間產(chǎn)氣的速度更快，化成后電池的界面

9、也會(huì)有明顯的金黃色、對(duì)應(yīng)嵌鋰不足的位置看起來(lái)會(huì)更為明顯。不論是化成前沒(méi)有熱冷壓的薄電芯、還是本該夾具化成卻沒(méi)有加壓的電芯，只要在除氣前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，那么重新進(jìn)行帶夾具的小電流放電和化成一次， 是可以對(duì)界面有明顯改善的。 4.5 嵌鋰路徑析鋰小結(jié)：嵌鋰路徑析鋰小結(jié)： 歡迎下載 7 當(dāng)嵌鋰路徑發(fā)生異常時(shí)，電芯最明顯的界面異常是出現(xiàn)褐色的嵌鋰不充分區(qū)域，其次才是對(duì)應(yīng)位置的輕微析鋰。由于各家化成工藝、材料不盡相同，因此各位實(shí)際遇到的化成時(shí)界面接觸不良造成得析鋰現(xiàn)象，可能會(huì)與上面的圖示有一定差異。 五、主材異常造五、主材異常造成的析鋰成的析鋰 充電過(guò)程中，鋰離子的歸宿是透過(guò) SEI 膜并最終嵌入負(fù)極，如果

10、SEI 膜或負(fù)極出現(xiàn)了問(wèn)題，造成鋰離子無(wú)法正常嵌入，那么結(jié)果就只能是析鋰了。 5.1 負(fù)極壓死析鋰負(fù)極壓死析鋰 當(dāng)負(fù)極片壓實(shí)超過(guò)其極限時(shí)， 鋰離子來(lái)到負(fù)極后就會(huì)由于負(fù)極結(jié)構(gòu)被壓壞或沒(méi)有充足的嵌入空間而析出在負(fù)極表面。 負(fù)極壓死造成的析鋰并不像化成接觸不好那樣的析鋰可以修復(fù)，且對(duì)電芯的容量、循環(huán)皆有致命影響。 5.2 電解液少造成的析鋰電解液少造成的析鋰 歡迎下載 8 當(dāng)電池注液量比較少、 或者注液后老化時(shí)間較短時(shí)， 電解液將無(wú)法完全浸潤(rùn)負(fù)極，未充分浸潤(rùn)的位置，就會(huì)形成上圖所示的、干涸的未嵌鋰小黑斑，黑斑的周圍有可能出現(xiàn)輕微的析鋰。 5.3 電解液不匹配的析鋰電解液不匹配的析鋰 這種原因造成的析

11、鋰原理，文武目前也沒(méi)有完全搞明白，猜測(cè)可能是由于電解液和負(fù)極不匹配，造成 SEI 膜過(guò)厚或不均勻，然后阻礙了鋰離子的嵌入；或是電解液無(wú)法充分浸潤(rùn)到負(fù)極中，從而引發(fā)鋰離子嵌入困難。 5.4 未化成直接分容造成未化成直接分容造成析鋰析鋰 如果電芯沒(méi)有進(jìn)行小電流化成而直接就進(jìn)行了分容充電，那么 SEI 膜就無(wú)法有效形成，從而在充電過(guò)程中影響鋰離子嵌入負(fù)極并引發(fā)析鋰。對(duì)應(yīng)的析鋰圖片呈上圖所示的斑點(diǎn)狀。 5.5 水含量超標(biāo)析鋰水含量超標(biāo)析鋰 歡迎下載 9 微量的水分有助于 SEI 膜的形成，但是當(dāng)水含量超標(biāo)時(shí)，就會(huì)與電解液中的鋰鹽發(fā)生副反應(yīng)并破壞 SEI 膜成分，從而影響鋰離子嵌入負(fù)極并形成上圖中的不規(guī)

12、則褐色區(qū)域，一些時(shí)候褐色區(qū)域也會(huì)發(fā)生析鋰。 5.6 主材異常析鋰小結(jié)：主材異常析鋰小結(jié)： 從上面的圖片中我們可以發(fā)現(xiàn)，主材異常造成的析鋰現(xiàn)象千奇百怪，但每一種又都特點(diǎn)十足。 如果自己在不同材料體系上面重復(fù)遇到過(guò)幾次同樣原因的析鋰異常的話，后面則完全可以僅通過(guò)析鋰狀態(tài)就判斷出主材異常造成的析鋰原因。 六、一些固定位置析鋰六、一些固定位置析鋰 當(dāng)遇到涂布異?；螂娦窘Y(jié)構(gòu)有特殊狀況時(shí)，就可能出現(xiàn)存在于固定位置的析鋰，舉例如下： 6.1 橫向貫穿析鋰橫向貫穿析鋰 歡迎下載 10 當(dāng)涂布時(shí)出現(xiàn)正極豎狀條紋或負(fù)極豎狀條紋時(shí)， 就可能引發(fā)制成電芯后在對(duì)應(yīng)位置的、貫穿整條極片的條紋析鋰，析鋰的原因?yàn)橥坎紬l紋造成

13、的該位置負(fù)極過(guò)量不夠或負(fù)極片壓死，要結(jié)合電芯制成及對(duì)應(yīng)位置的極片厚度情況進(jìn)行分析。 6.2 縱向貫穿析鋰縱向貫穿析鋰 出現(xiàn)以上縱向貫穿析鋰時(shí)，首先要看其位置是否有規(guī)律，如果存在于每一層的固定位置，那可能與電芯寬度方向結(jié)構(gòu)、厚度不均一有關(guān)，例如電芯變形、極耳位附近厚度變化等；如果析鋰像上圖一樣僅出現(xiàn)在每個(gè)電芯的固定位置一次，則可能是涂布時(shí)出現(xiàn)了設(shè)備不穩(wěn)定、造成此處負(fù)極過(guò)量不足析鋰。 6.3 某一卷繞、疊片層析鋰某一卷繞、疊片層析鋰 歡迎下載 11 如果析鋰僅發(fā)生在某一層上（如上圖負(fù)極第一層），那么此時(shí)首先可以判斷整體設(shè)計(jì)、制程是沒(méi)有問(wèn)題的，異常僅出現(xiàn)在析鋰的那一層上。然后再通過(guò)觀察析鋰狀態(tài)，聯(lián)想

14、哪些異常可能僅發(fā)生在電芯的一層，并以此為切入點(diǎn)進(jìn)行分析。 對(duì)卷繞結(jié)構(gòu)熟悉的朋友可以聯(lián)想起來(lái)， 上圖中負(fù)極片對(duì)應(yīng)的是一小塊獨(dú)立的正極小涂布區(qū)，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，該電芯的正極小涂布區(qū)超厚，因而造成對(duì)應(yīng)位置負(fù)極過(guò)量不足并引發(fā)析鋰。 本文末尾，最后文武要提醒大家的是有兩點(diǎn)： 1）雖然上面在竭盡所能的向大家展示各種析鋰狀態(tài)，但實(shí)際工作遇到的情況，還是要比上面所講的復(fù)雜的多。遇到實(shí)際問(wèn)題，首先記住不要生搬硬套上面的內(nèi)容、因?yàn)椴煌瑔挝坏那闆r實(shí)在千差萬(wàn)別； 2）遇到異常時(shí)，千萬(wàn)不要認(rèn)為自己可以僅憑一張析鋰圖片就判斷出異常原因，除了水含量超標(biāo)、隔膜打皺、電解液少等幾項(xiàng)非常明顯的異常外，其它各項(xiàng)異常造成的析鋰現(xiàn)象經(jīng)常會(huì)

15、是相近或互通的，從設(shè)計(jì)、制程等多方面分析才能讓你更快的接近真相。 為什么析鋰問(wèn)題嚴(yán)重阻礙鋰電池快充技術(shù)發(fā)展為什么析鋰問(wèn)題嚴(yán)重阻礙鋰電池快充技術(shù)發(fā)展 鋰輝電池工程師們從鋰電池原理方面來(lái)闡述一下為什么鋰電池不適合快充？鋰電池的快充問(wèn)題需要從兩個(gè)層次進(jìn)行分析，從電芯層面而言，鋰電池的倍率性能一方面受到正極/負(fù)極/電解液等材料搭配體系本征傳輸特性的制約，另一方面極片工藝和電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也對(duì)倍率性能有較大影響。 但是從最本征的載流子傳導(dǎo)與輸運(yùn)行為而言，鋰電并不適合發(fā)展快充技術(shù)。鋰電池體系的本征載流子傳導(dǎo)與輸運(yùn)行為取決于正極和負(fù)極材料的電導(dǎo)與鋰離子擴(kuò)散系數(shù)以及電解液的電導(dǎo)率這幾個(gè)主要因素?；谇度胧椒磻?yīng)機(jī)理

16、， 鋰離子 歡迎下載 12 在正極材料和負(fù)極石墨負(fù)極材料中的擴(kuò)散系數(shù)普遍比水系二次電池中的異相氧化還原反應(yīng)的速率常數(shù)低數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)。而且，有機(jī)電解液的離子電導(dǎo)率比水系二次電池電解液低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。鋰電池的負(fù)極表面有一層 SEI 膜，實(shí)際上鋰電池的倍率性能很大程度上受到鋰離子在 SEI 膜中擴(kuò)散的控制。由于電解液中粉末電極的極化相對(duì)水系要嚴(yán)重得多， 在高倍率或者低溫條件下負(fù)極表面容易析鋰而帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。 另外，在大電流快速充電條件下，正極材料的晶格容易受到破壞，負(fù)極石墨片層同樣也可能受到損害，這些因素都將加速容量的衰減，從而嚴(yán)重影響動(dòng)力電池使用壽命。因此，嵌入式反應(yīng)的本質(zhì)特征決定了鋰電池并不適

17、合大電流快速充電。 鋰輝電池工程師們的研究結(jié)果已經(jīng)證實(shí)，長(zhǎng)時(shí)間大電流快充和快放模式下單體鋰電池的循環(huán)壽命將大幅下降， 造成正負(fù)極材料結(jié)構(gòu)被破壞， 負(fù)極析鋰現(xiàn)象，并且在使用后期鋰電池性能顯著衰減。 而對(duì)于鋰電池組（PACK）的層面則情況將更加復(fù)雜，在充電過(guò)程中不同單體鋰電池的充電電壓和充電電流并不一致， 必然造成鋰電池的充電時(shí)間要超過(guò)單體鋰電池。這就意味著雖然采用常規(guī)充電技術(shù)能在 30 分鐘內(nèi)將單體鋰電池充電至容量的一半，但鋰電池組（PACK）的充電時(shí)間肯定會(huì)超過(guò)單體充電時(shí)間，這在一定程度上意味著快速充電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)并不是十分明顯。 安運(yùn)國(guó)際物流安運(yùn)國(guó)際物流 鋰離子電池析鋰圣經(jīng)鋰離子電池析鋰圣經(jīng)

18、原創(chuàng)： 文武齊龍 知行鋰電 今天 引言 在本文的前篇史上最全的鋰離子電池析鋰原因解析中，文武與大家分享了 18 種自己之前工作中遇到的析鋰異常。但僅憑一人之力，顯然無(wú)法窮盡析鋰的全部可能。經(jīng)過(guò)一年多的沉淀、并在向鋰電方舟各群群友充分討教后，策劃了大半年的鋰離子電池析鋰圣經(jīng)終于成文。 析鋰原因綜述析鋰原因綜述 鋰離子電池在充電時(shí)，鋰離子從正極脫嵌并嵌入負(fù)極；但是當(dāng)一些異常情況：如負(fù)極嵌鋰空間不足、 鋰離子嵌入負(fù)極阻力太大、 鋰離子過(guò)快的從正極脫嵌但無(wú)法等量的嵌入負(fù)極等異常發(fā)生時(shí)， 無(wú)法嵌入負(fù)極的鋰離子只能在負(fù)極表面得電子， 從而形成銀白色的金屬鋰單質(zhì)，這也就是常說(shuō)的 “析鋰” 。 下面是鋰離子電

19、池析鋰的動(dòng)態(tài)化展示 在為大家展示本文的主體內(nèi)容前，先回答三個(gè)大家可能關(guān)心的問(wèn)題： 析鋰能消除嗎？析鋰能消除嗎？ 從一些官方答案上，析鋰就等價(jià)于產(chǎn)生 “死 歡迎下載 13 鋰” ，也是無(wú)法消除的。但實(shí)際上，一些輕微的析鋰，是可以通過(guò)小倍率放電來(lái)減弱甚至消除的，個(gè)中原理，要先看下面的負(fù)極充放電析鋰圖示： 上圖中，充電時(shí)由于某異常發(fā)生了析鋰，金屬鋰成不規(guī)則形狀堆疊在負(fù)極表面，并且與負(fù)極之間可以導(dǎo)通電子（否則析鋰不會(huì)越長(zhǎng)越大）。放電時(shí)，析出的金屬鋰單質(zhì)由于可以與負(fù)極繼續(xù)導(dǎo)通電子，因此析出的金屬鋰也會(huì)失電子而變成鋰離子，析鋰程度有所減輕（上面視頻放電初期也可見(jiàn)析鋰在減輕）。 但是，金屬鋰在放電期間并不是

20、均勻減少的，與負(fù)極距離近的金屬鋰由于導(dǎo)電更容易而消失的更快，當(dāng)放電完成時(shí)，金屬鋰原先與負(fù)極接觸的位置已消失完畢，金屬鋰滿充狀態(tài)的 “與負(fù)極緊密接觸且可以導(dǎo)通電子” 變成了放電后的 “依附在負(fù)極表面，無(wú)法導(dǎo)通電子” 。這樣意味著此時(shí)的金屬鋰已不存在失電子再成為鋰離子的可能，這時(shí)的金屬鋰才是所謂的 “死鋰” 。 通過(guò)以上原理闡述，析鋰可否消除也就有了答案：析鋰可以通過(guò)放電減輕，電流小更析鋰可以通過(guò)放電減輕，電流小更有利于析鋰減輕（金屬鋰消失的可以更均勻，最終的死鋰會(huì)更少）；但是析鋰消失的程度，有利于析鋰減輕（金屬鋰消失的可以更均勻，最終的死鋰會(huì)更少）；但是析鋰消失的程度，與原本析鋰的嚴(yán)重度、放電電

21、流、材料特性有關(guān)，不能一概而論。一些由電芯自身缺陷造與原本析鋰的嚴(yán)重度、放電電流、材料特性有關(guān)，不能一概而論。一些由電芯自身缺陷造成的析鋰，如負(fù)極壓死、（無(wú)法補(bǔ)注液時(shí)的）電解液不足、負(fù)極過(guò)量不足等，即便通過(guò)放成的析鋰，如負(fù)極壓死、（無(wú)法補(bǔ)注液時(shí)的）電解液不足、負(fù)極過(guò)量不足等，即便通過(guò)放電將析鋰減輕，也意義不大，因?yàn)楹罄m(xù)再次充電還會(huì)析鋰。電將析鋰減輕，也意義不大，因?yàn)楹罄m(xù)再次充電還會(huì)析鋰。 正極為什正極為什么不析鋰？么不析鋰？ 析鋰只會(huì)發(fā)生在負(fù)極，那為什么正極無(wú)法析鋰呢？原因主要有以下幾點(diǎn)： 1）充電過(guò)程正極失電子，不可能析鋰充電過(guò)程正極失電子，不可能析鋰：析鋰是鋰離子得電子并生成金屬鋰的過(guò)程，

22、電池充電時(shí)電子由正極發(fā)出經(jīng)外電路來(lái)到負(fù)極，正極失去電子，不會(huì)造成析鋰； 2）全電池正極電位幾乎無(wú)法到達(dá)全電池正極電位幾乎無(wú)法到達(dá) 0V0V；鋰離子析出成金屬鋰的電位為 0V，如果極片無(wú)法達(dá)到這個(gè)電位，那就不會(huì)發(fā)生析鋰的反應(yīng)。常見(jiàn)正極材料 100%嵌鋰的電位都在 3V 以上，幾乎無(wú)法達(dá)到 0V，因此即使遠(yuǎn)超正極材料承受極限的大倍率放電，也只是會(huì)無(wú)限增加電芯的極化程度， 而不會(huì)像負(fù)極一樣造成析鋰； 3） 即便嚴(yán)重過(guò)放，即便嚴(yán)重過(guò)放，正極只會(huì)析銅，不會(huì)析鋰正極只會(huì)析銅，不會(huì)析鋰；金屬鋰生成電位 0V，幾乎是所有金屬的最低值。而銅的生成電位是 3.35V （vs Li/Li+） ， 鋁 （如果用作負(fù)極

23、集流體的話） 的生成電位是 1.35V （vs Li/Li+） ，二者都比金屬鋰的高很多。 而正極又是電池中電位最高的部位， 因此即使嚴(yán)重過(guò)放且負(fù)極首效大于正極并造成鋰離子過(guò)多，正極表面也是先析出負(fù)極集流體銅或鋁，而非析鋰。 綜合以上三個(gè)因素，正極不會(huì)發(fā)生析鋰，退一步講，在我們?nèi)粘９ぷ魉暗姆秶鷥?nèi)，是看不到正極析鋰的。 負(fù)極未嵌滿鋰發(fā)黑是怎么回事？負(fù)極未嵌滿鋰發(fā)黑是怎么回事？ 從感性上思考，當(dāng)正負(fù)極間有氣體造成接觸不好時(shí)，雖然該位置負(fù)極無(wú)法嵌入鋰離子，但是正極畢竟可以脫嵌鋰離子，按理來(lái)說(shuō)應(yīng)該在某處產(chǎn)生析鋰才對(duì)，但實(shí)際情況卻是不僅負(fù)極沒(méi)有嵌鋰、對(duì)應(yīng)位置的負(fù)極、隔膜等都未見(jiàn)析鋰，也就是說(shuō)，正極干脆

24、沒(méi)有脫嵌鋰離子，這是為什么呢？ 為了搞清楚這個(gè)問(wèn)題，先看下面這個(gè)充電時(shí)的鋰離子遷移圖： 當(dāng)鋰離子電池充電時(shí)，鋰離子從正極脫嵌并嵌入負(fù)極，但要注意：嵌入負(fù)極的嵌入負(fù)極的鋰離子并不是從正極脫嵌的那一個(gè)鋰離子并不是從正極脫嵌的那一個(gè)，而是一個(gè)與正極位置基本對(duì)應(yīng)、靠近負(fù)極的一個(gè)電解液中的隨機(jī)鋰離子。此外，鋰離子在正負(fù)極間的脫嵌和嵌入是同時(shí)發(fā)生的鋰離子在正負(fù)極間的脫嵌和嵌入是同時(shí)發(fā)生的，如果負(fù)極少嵌 歡迎下載 14 入一個(gè)鋰離子，那么外電路就會(huì)少移動(dòng)一個(gè)電子，正極也就必須少脫嵌一個(gè)鋰離子。 因此，由正負(fù)極片間有氣體接觸不好、負(fù)極電解液浸潤(rùn)不好等原因所造成的嵌由正負(fù)極片間有氣體接觸不好、負(fù)極電解液浸潤(rùn)不好

25、等原因所造成的嵌鋰路徑缺失，并不會(huì)引發(fā)析鋰，而是直接造成正極無(wú)法脫鋰鋰路徑缺失，并不會(huì)引發(fā)析鋰，而是直接造成正極無(wú)法脫鋰。對(duì)應(yīng)的負(fù)極未嵌鋰或未嵌滿鋰區(qū)域會(huì)出現(xiàn)褐色甚至黑色。 為了讓文章內(nèi)容豐滿， 負(fù)極未嵌鋰也會(huì)作為本文的主要內(nèi)容進(jìn)行介紹，請(qǐng)大家知悉。 介紹了以上三個(gè)儲(chǔ)備知識(shí)后，就一起開(kāi)始本文的正式內(nèi)容吧： 涂布面密度異常造成的析鋰涂布面密度異常造成的析鋰 綜述：綜述：涂布決定著正負(fù)極用量，而負(fù)極沒(méi)有足夠的嵌鋰空間又是析鋰的最常見(jiàn)原因，因此涂布面密度異常是引發(fā)析鋰的常見(jiàn)原因。 負(fù)極余量不足析鋰負(fù)極余量不足析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 當(dāng)正極涂布偏重或者負(fù)極涂布偏輕時(shí)，都會(huì)造成負(fù)

26、極嵌鋰空間不足，這樣鋰離子從正極脫嵌并來(lái)到負(fù)極后，就會(huì)在負(fù)極表面得電子并形成金屬鋰。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 均一一層析鋰，若原因?yàn)樨?fù)極涂輕則會(huì)影響電芯容量，原因?yàn)檎龢O涂重則不會(huì)影響電芯容量，但只要析鋰，幾乎一定降低正極克容量。改善：改善： 確認(rèn)好正負(fù)極的實(shí)際克容量及首次效率， 設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)涂布制程能力給出合適的負(fù)極余量， 避免涂布的異常波動(dòng)。 陰陽(yáng)面析鋰陰陽(yáng)面析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 當(dāng)正極單面涂重或負(fù)極單面涂輕時(shí)， 極片就會(huì)呈現(xiàn)一面界面良好 （圖一） 、一面析鋰（圖二）的情況，其原理與負(fù)極過(guò)量不足析鋰一致，只不過(guò)僅發(fā)生在極片的單面。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 負(fù)極一面界面良好，另一面析鋰。改

27、善：改善： 涂布時(shí)要分別監(jiān)控兩個(gè)單面的面密度，不要以整體極片重量作為評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。 頭部未削薄析鋰頭部未削薄析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 涂布機(jī)未開(kāi)頭部削薄的話，很容易引發(fā)正極或負(fù)極頭部超厚，前者會(huì)造成此處負(fù)極過(guò)量不足，后者易引發(fā)該位置負(fù)極壓死，最終的結(jié)果都是極片頭部析鋰。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 僅發(fā)生在極片頭部，圓柱電芯發(fā)生于最內(nèi)層的幾圈（圖一），卷繞方形電芯發(fā)生在正極最內(nèi)圈頭部及最外圈尾部?jī)蓚€(gè)位置，疊片電芯發(fā)生在每一層的頭尾部位置。改善：改善： 開(kāi)啟頭部削薄，保證頭部極片厚度比主體極片厚度薄 20um 左右。 （聲明：本文嚴(yán)禁抄襲！本文付出了作者極大的心血，僅授權(quán)知行鋰電發(fā)表，其它網(wǎng)

28、站、公眾號(hào)嚴(yán)禁抄襲，請(qǐng)各位看官自重?。?極片各種異常造成的析鋰極片各種異常造成的析鋰 綜述：綜述：除去上面所講的極片面密度外，與極片相關(guān)的一些其它異常也可能造成析鋰，原因包括配料時(shí)少加或未加導(dǎo)電劑、極片混入了雜質(zhì)、 歡迎下載 15 負(fù)極片壓死或露箔等。 正極未加導(dǎo)電劑析鋰正極未加導(dǎo)電劑析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 析鋰一般由鋰離子無(wú)法嵌入負(fù)極造成，而正極未加導(dǎo)電劑只會(huì)影響正極脫鋰速度，理論上并不會(huì)造成析鋰。但正極未加導(dǎo)電劑會(huì)大幅增加電芯的內(nèi)阻和極化，從而造成化成時(shí)很快到達(dá)截止電壓，引發(fā)電芯化成不充分。分容時(shí)，電芯會(huì)繼續(xù)化成并產(chǎn)氣，最終造成界面產(chǎn)生因接觸不良而引發(fā)的未嵌鋰及析鋰

29、。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 本身不會(huì)引發(fā)析鋰，但會(huì)增加電芯極化并引發(fā)其它問(wèn)題。圖一為正極未加導(dǎo)電劑電芯分容滿充圖片，圖二為補(bǔ)做化成后界面。關(guān)于正極未加導(dǎo)電劑的分析， 可參考文武另一篇文章遇到技術(shù)類問(wèn)題，這種思路去分析就對(duì)了。改善：改善： 保證配方的正確性及執(zhí)行效果。 負(fù)極壓死析鋰負(fù)極壓死析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 負(fù)極壓實(shí)超過(guò)其極限后， 會(huì)破壞材料的本體結(jié)構(gòu)， 并增加鋰離子嵌入時(shí)的阻力，從而引發(fā)析鋰。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 花紋狀的不規(guī)則析鋰，壓死程度低時(shí)析鋰會(huì)減輕（如圖三、圖四），但是依舊會(huì)呈現(xiàn)不規(guī)則形狀。改善：改善： 負(fù)極輥壓時(shí)極片不能發(fā)亮。 負(fù)極污漬負(fù)極污漬/NMP/NMP 析鋰析鋰

30、原理：原理： 上面是文武之前一次樣品的拆解圖片，從析鋰位置來(lái)看，并沒(méi)有任何規(guī)律性，其紋路更像是液體濺射的路徑。拆解同批次電芯，發(fā)現(xiàn)都沒(méi)有這個(gè)現(xiàn)象。因此推測(cè)是負(fù)極片被一些外來(lái)液體雜質(zhì)污染造成，初步推測(cè)是 NMP 造成。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 析鋰紋路與液體濺射相仿，并無(wú)規(guī)律。 負(fù)極露箔析鋰負(fù)極露箔析鋰 原理：原理： 充電時(shí)如果負(fù)極露箔，鋰離子就會(huì)在銅箔直接得電子并析鋰。本例電芯并未滿充，但是極片中心由負(fù)極露箔造成的析鋰白斑清晰可見(jiàn)。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 露箔處嚴(yán)重析鋰。改善：改善： 負(fù)極露箔是致命缺陷，與其讓銅箔與正極對(duì)位造成析鋰，不如將該位置負(fù)極貼上膠帶，這樣反而可以抑制該位置正極的脫鋰。 （聲明：本文嚴(yán)禁

31、抄襲！本文付出了作者極大的心血，僅授權(quán)知行鋰電發(fā)表，其它網(wǎng)站、公眾號(hào)嚴(yán)禁抄襲，請(qǐng)各位看官自重?。?電解液與負(fù)極不匹配析鋰電解液與負(fù)極不匹配析鋰綜述：綜述：析鋰一般發(fā)生于充電過(guò)程，而充電又是負(fù)極與電解液發(fā)生反應(yīng)的過(guò)程，如果負(fù)極與電解液之間不匹配，則會(huì)造成多種多樣的界面異常。但是由于個(gè) 歡迎下載 16 中原理較為復(fù)雜，目前僅能對(duì)此類問(wèn)題闡述皮毛。 不匹配造成的輕微均勻析鋰不匹配造成的輕微均勻析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 當(dāng)電解液與負(fù)極不匹配時(shí)，可能造成形成的 SEI 膜較厚不利于鋰離子導(dǎo)通，也可能由于電解液浸潤(rùn)不好而引發(fā)析鋰。 圖一圖二為文武之前遇到的一次高壓實(shí)負(fù)極首次開(kāi)發(fā)樣品的

32、析鋰， 圖三圖四為文武剛開(kāi)始接觸高電壓電解液時(shí)試驗(yàn)電芯界面， 二者后來(lái)分別通過(guò)換負(fù)極、換電解液得以改善，但是深入的原理未知。改善：改善： 評(píng)估好穩(wěn)定的材料體系（下同，不再贅述）。 不匹配造成的嚴(yán)重析鋰不匹配造成的嚴(yán)重析鋰 原理：原理： 本例素材由群友提供，其在評(píng)估某款低成本電解液時(shí)遇到了上述現(xiàn)象，而使用正常電解液的電芯界面則沒(méi)有異常。 我們可以簡(jiǎn)單地推測(cè)出電解液與負(fù)極發(fā)生了嚴(yán)重的副反應(yīng)，但是深入原理恐怕難以觸及。 負(fù)極黑斑負(fù)極黑斑 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 本圖片來(lái)自于國(guó)內(nèi)某一線企業(yè)的分析報(bào)告，經(jīng)過(guò)后續(xù)對(duì)黑斑位置的 XRD 分析，發(fā)現(xiàn)該處負(fù)極主要為未充分嵌鋰的 LiC12；經(jīng)過(guò)

33、對(duì)黑斑的 SEM 分析，發(fā)現(xiàn)該位置石墨負(fù)極有分層、顆粒破碎的現(xiàn)象；經(jīng)過(guò)電解液成分及反應(yīng)原理分析，發(fā)現(xiàn)是電解液中的 PC 造成了石墨的分層。 改善：改善： 對(duì)于天然石墨而言，需慎用含 PC 的電解液。 負(fù)極黑點(diǎn)負(fù)極黑點(diǎn) 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 本圖片來(lái)自于一款文武之前遇到的新材料體系中試圖片，電芯批量低容，50%的電芯拆解后有以上負(fù)極黑點(diǎn)異常。 由于當(dāng)時(shí)分析手段有限， 截止到目前也只能推測(cè)這次黑點(diǎn)異常與上面的黑斑異常原理接近，一些化成時(shí)的不充分條件如低溫、不合適的電流或 SOC等造成了黑點(diǎn)，“點(diǎn)”與“斑”的差異只是同一問(wèn)題的不同表象。 （聲明：本文嚴(yán)禁抄襲！本文付出了作者極大的

34、心血，僅授權(quán)知行鋰電發(fā)表，其它網(wǎng)站、公眾號(hào)嚴(yán)禁抄襲，請(qǐng)各位看官自重?。?與電芯、極片位置相關(guān)的固定位置析鋰與電芯、極片位置相關(guān)的固定位置析鋰 綜述：綜述：不論我們?nèi)绾螌?shí)驗(yàn)或?qū)W習(xí)，都不可能窮盡所有的析鋰原因， 新的問(wèn)題永遠(yuǎn)在前方等著我們， 因此 “分析新問(wèn)題” 的能力，完全不亞于 “學(xué)習(xí)” 。而固定位置析鋰，則是最好的鍛煉我們分析能力的手段。為了掌握其方法，你需要以下三個(gè)能力： 首先要找到析鋰位置的規(guī)律找到析鋰位置的規(guī)律：析鋰位置始 歡迎下載 17 終處于電芯的除氣邊、側(cè)封邊、與極耳重疊的某個(gè)位置嗎？析鋰位置如果與電芯位置無(wú)關(guān)，那是否與極片位置有關(guān)？ 其次要熟悉電芯不同位置結(jié)構(gòu)的差異，如果析鋰位

35、置始終存在于電芯的固定位置，則析鋰原因很可能與電芯各位置的差異性有關(guān)析鋰原因很可能與電芯各位置的差異性有關(guān)，這里所說(shuō)的差異性可能包括：極片中心是反應(yīng)的優(yōu)先區(qū)域因而更容易析鋰、發(fā)熱；除氣邊需要排氣因此容易發(fā)軟、有余氣；點(diǎn)焊極耳對(duì)應(yīng)的極片位置會(huì)受到更大壓力因此有析鋰風(fēng)險(xiǎn)；卷繞電芯內(nèi)圈的變形概率要大于外圈，等。 最后要熟悉電芯結(jié)構(gòu)與涂布大片位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如果析鋰位置并未出現(xiàn)在全部電芯的固定位置、 而只是在部分電芯固定位置出現(xiàn)， 則可能是可能是涂布大片的固定位置異常造成了涂布大片的固定位置異常造成了析鋰析鋰，因此電芯極片位置與涂布大片位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系、電芯析鋰極片位置的統(tǒng)計(jì)關(guān)系也需要熟知。 在以上三個(gè)

36、 “知識(shí)點(diǎn)” 的串聯(lián)下，就基本搭建出了固定位置析鋰的分析思路和驗(yàn)證方法。 橫向貫穿析鋰橫向貫穿析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 分析：分析： 如果貫穿區(qū)域在每一個(gè)電芯、且位置相同，則分析方向?yàn)椋弘娦驹撐恢媒Y(jié)構(gòu)不一致造成的可能， 極片在分切成小片卷繞前被設(shè)備統(tǒng)一刮壞的可能， 電芯成型后夾具等工序在該處的力量不均的可能。 如果貫穿區(qū)域僅存在于部分電芯的固定位置，則很可能是大片有縱向的涂布、輥壓異常，由于大片（幾乎必然）不是一出一的，因此沒(méi)有影響到全部電芯。 本實(shí)例為上述的第二種情況。 縱向貫穿析鋰縱向貫穿析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 分析：分析： 通過(guò)拆電芯發(fā)現(xiàn)，上圖析鋰發(fā)生在每一個(gè)電芯上，且

37、位置固定。涂布、輥壓這些工序確實(shí)容易造成批量不良， 但是大片極片一般都是縱向不良， 對(duì)應(yīng)到卷芯則是橫向析鋰。本例中位置如此固定的電芯縱向 （大片橫向） 析鋰， 基本不可能是涂布、 輥壓發(fā)生了某項(xiàng) “周期性變異” 造成的。 進(jìn)一步觀察以上析鋰情況，發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：析鋰位置一處在負(fù)極最外圈對(duì)應(yīng)正極收尾的位置， 此處析鋰可以通過(guò)測(cè)量正極厚度或根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)很容易找到原因：頭部未削薄引起。而析鋰位置二處于負(fù)極片從外往內(nèi)數(shù)第三層，也就是說(shuō)與析鋰位置一都處于卷繞電芯同一側(cè)。 再對(duì)比位置發(fā)現(xiàn)， 二者在電芯厚度方向重疊。 兩處析鋰重疊的位置有什么可能造成析鋰的特殊之處呢？仔細(xì)考慮，或許只有超厚這種可能了：正極尾部

38、未削薄會(huì)超厚，對(duì)應(yīng)負(fù)極析鋰一位置因?yàn)槲鲣嚦瘢吖餐饔脤⑽鲣囄恢枚D壓，造成此處析鋰。而再往里一層由于已與正極收尾處隔了多層隔膜和極片，因此未受波及。 電芯單側(cè)邊析鋰電芯單側(cè)邊析鋰 分析：分析： 該析鋰發(fā)生于軟包電芯的側(cè)邊，所有電芯幾乎都有發(fā)生。由于位置全部在電芯側(cè)邊， 極片工序異常幾乎不可能恰好周期性的與電芯卷繞尺寸密切相關(guān)， 因此首先推測(cè)本次析鋰與電芯結(jié)構(gòu)相關(guān)。 進(jìn)一步分析析鋰位置，發(fā)現(xiàn)析鋰全部集中于除氣邊；拆 歡迎下載 18 解除氣前電芯，又發(fā)現(xiàn)沒(méi)有析鋰情況。因此推測(cè)該處析鋰是除氣時(shí)造成，可能的原因?yàn)槌龤鈺r(shí)電解液和氣體從除氣邊流出， 造成該處接觸不良； 除氣時(shí)二封可能對(duì)電芯除氣邊進(jìn)行

39、擠壓引發(fā)析鋰（群友去年提供的素材，當(dāng)時(shí)的分析止步于此）。 某一極片層析鋰某一極片層析鋰 分析：分析： 從上圖可見(jiàn)，負(fù)極頭部第一折已嚴(yán)重析鋰，第一折第二折交接位置對(duì)位正極極耳因此為黑色，后面的負(fù)極片有輕微析鋰，可能是電解液浸潤(rùn)不良造成的，本例中不做重點(diǎn)研究。 按理來(lái)說(shuō)，極片涂布都是連續(xù)進(jìn)行的，幾乎不可能存在 “連續(xù)涂布突然一小段涂重或者涂輕” 的可能，而本例又確實(shí)屬于這種情況，為了進(jìn)一步分析，我們需要了解上例中極片的具體卷繞結(jié)構(gòu)： 從以上簡(jiǎn)圖可見(jiàn)，負(fù)極析鋰位置對(duì)應(yīng)著正極的小涂布區(qū)，小涂布區(qū)與大涂布區(qū)是間斷涂布的， 單純的小涂布區(qū)涂重或者涂輕的完全可能發(fā)生的。 接下來(lái)通過(guò)對(duì)小涂布區(qū)厚度、重量的分析

40、，發(fā)現(xiàn)本例負(fù)極頭部析鋰的原因確實(shí)為正極頭部小涂布區(qū)涂厚，造成此處負(fù)極過(guò)量不足所致。 （聲明：本文嚴(yán)禁抄襲！本文付出了作者極大的心血，僅授權(quán)知行鋰電發(fā)表，其它網(wǎng)站、公眾號(hào)嚴(yán)禁抄襲，請(qǐng)各位看官自重?。?隔膜相關(guān)的析鋰隔膜相關(guān)的析鋰 綜述：綜述：鋰離子電池的隔膜必須可以自由和快速的允許鋰離子透過(guò)， 如果隔膜出現(xiàn)褶皺則會(huì)斷絕褶皺處的鋰離子導(dǎo)通， 透氣度太低則會(huì)整體阻礙鋰離子的遷移。 隔膜打皺析鋰隔膜打皺析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 如果隔膜的熱收縮較大，那么很可能會(huì)在注液前烘烤或夾具烘烤期間嚴(yán)重收縮打皺，打皺位置存有氣體，從而引發(fā)析鋰或無(wú)法嵌鋰。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 電芯析鋰、未嵌鋰區(qū)域的

41、紋路與隔膜打皺的紋路基本一致。改改善：善： 試產(chǎn)前評(píng)估好隔膜制程電芯后所能承受的溫度，必要時(shí)適當(dāng)降低烘烤溫度或更換隔膜。圖四為更換隔膜后同批次電芯的界面效果。 隔膜低透氣度析鋰隔膜低透氣度析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 隔膜透氣度低會(huì)阻礙鋰離子在正負(fù)極之間的遷移，并大幅增加大電流情況下的濃差極化， 從而致使充放電過(guò)程中鋰離子在隔膜正負(fù)極側(cè)之間的濃度存在很大差異， 并引發(fā)析鋰。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 隔膜透氣度差往往是由隔膜涂層的各種不良造成，因此界面的 歡迎下載 19 未嵌鋰、粘結(jié)、發(fā)黑等現(xiàn)象都可能發(fā)生，不同企業(yè)實(shí)際情況可能會(huì)有很大差異。改改善：善： 改善隔膜基材或涂層質(zhì)量， 根據(jù)最大充

42、放電電流制定最低的透氣度標(biāo)準(zhǔn)。 最近筆者考察了深圳市安運(yùn)國(guó)際貨運(yùn)代理有限公司， 該公司專業(yè)處理各類電池國(guó)際海運(yùn)、國(guó)際空運(yùn)、國(guó)際快遞、中港危險(xiǎn)品拖車、海事申報(bào)等業(yè)務(wù)，已有十年鋰蓄電行業(yè)服務(wù)經(jīng)驗(yàn)。 其海運(yùn)整柜，海運(yùn)拼箱是歐洲專線大莊，提單可出電池品名。是廣東最早一批承接電池國(guó)際運(yùn)輸企業(yè)之一。 你有需求他剛好專業(yè) 安運(yùn)林梓坤(ENDY)QQ:380815292 電解液浸潤(rùn)不良析鋰電解液浸潤(rùn)不良析鋰 綜述：綜述：電解液作為鋰離子導(dǎo)通的通道，如果量少或未能充分浸潤(rùn)極片，就會(huì)引發(fā)析鋰。 注液量少析鋰注液量少析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 當(dāng)注液量較少時(shí)，鋰離子在正

43、負(fù)極間遷移的路徑受阻，從而造成細(xì)點(diǎn)狀的未嵌鋰區(qū)域或析鋰區(qū)域。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 若鋰離子無(wú)法遷移至負(fù)極則會(huì)造成該位置形成細(xì)點(diǎn)狀的未嵌鋰區(qū)域（圖1 的內(nèi)圈負(fù)極），若鋰離子遷移至負(fù)極但是無(wú)法嵌入負(fù)極內(nèi)部則會(huì)引發(fā)析鋰（圖二）。改改善：善： 通過(guò)極片、隔膜孔隙率及電解液密度算出注液量，新型號(hào)本著寧多勿少的原則設(shè)計(jì)注液量。 失液量大析鋰失液量大析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 即使保證注液量足夠，電芯也依舊有電解液不足造成析鋰的風(fēng)險(xiǎn)。極片壓實(shí)過(guò)高造成吸液困難、注液后老化時(shí)間不夠、夾具壓力太大、除氣抽真空過(guò)猛等原因都可能引發(fā)失液量過(guò)大析鋰。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 與注液量不足相似，失液量過(guò)大的界面也同時(shí)

44、有細(xì)點(diǎn)狀未嵌鋰區(qū)域及析鋰區(qū)域共同構(gòu)成。改善：改善： 確定材料體系保證性能的最低保液量要求，除氣時(shí)記錄好失重。 極片中心浸潤(rùn)不良析鋰極片中心浸潤(rùn)不良析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 電芯吸液時(shí)，電解液一般從電芯頭尾部滲入到極片中心位置，如果給出的電解液浸潤(rùn)時(shí)間不足， 則極片中心位置可能無(wú)法充分被電解液浸潤(rùn)， 鋰離子來(lái)到負(fù)極片中心位置，由于沒(méi)有足夠多的導(dǎo)通通道，而產(chǎn)生析鋰。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 此類異常在圓柱電芯更為常見(jiàn)。改善：改善： 增加注液后老化時(shí)間及溫度，適當(dāng)降低裝配比。 負(fù)極壓死負(fù)極壓死+ +失液量大析鋰失液量大析鋰 歡迎下載 20 原理：原理： 單純負(fù)極壓死或失液量大都會(huì)造成析鋰

45、，原理上文已講。負(fù)極壓實(shí)大，同時(shí)也會(huì)降低電芯的保液量， 如果二者同時(shí)發(fā)生， 就會(huì)造成非常嚴(yán)重的壓死+保液量低析鋰。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 析鋰的形狀分布與壓死接近，但是析鋰程度比單純壓死的更嚴(yán)重，極片、隔膜也很干。改善：改善： 控制負(fù)極壓實(shí)，輥壓后不要發(fā)亮，除氣過(guò)程控制失液量。 （聲明：本文嚴(yán)禁抄襲！本文付出了作者極大的心血，僅授權(quán)知行鋰電發(fā)表，其它網(wǎng)站、公眾號(hào)嚴(yán)禁抄襲，請(qǐng)各位看官自重！） 水含量超標(biāo)析鋰水含量超標(biāo)析鋰 綜述：綜述：過(guò)多的水分會(huì)與電解液中的鋰鹽（LiPF6）發(fā)生不可逆的副反應(yīng)，從而降低電芯容量并引發(fā)產(chǎn)氣。而水含量的來(lái)源又主要有兩處：電解液水含量超標(biāo)，注液前極片水含量超標(biāo)。 電解液水含量

46、超標(biāo)析鋰電解液水含量超標(biāo)析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 電解液過(guò)期或存儲(chǔ)條件不當(dāng)引發(fā)水含量超標(biāo)后，過(guò)量的水分會(huì)與 LiPF6發(fā)生不可逆反應(yīng)并生成 LiF，從而消耗電解液中的鋰離子、降低電芯容量。由于電芯中間部位反應(yīng)活性高、 四周低， 因此電解液水含量超標(biāo)的極片四周由于鋰鹽的分解而無(wú)法完全嵌鋰，外觀就是如圖片所示的“水痕”。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 極片四周不規(guī)則發(fā)黑、電芯低容。改善：改善： 保證電解液的密封存儲(chǔ)條件，保證電解液不過(guò)期，控制手套箱露點(diǎn)。 注液前極片水含量超標(biāo)析鋰注液前極片水含量超標(biāo)析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 其反應(yīng)原理與電解液水含量超標(biāo)一致，但是界面卻比

47、電解液水含量超標(biāo)更為復(fù)雜： 不僅極片周圍存在嵌鋰不充分區(qū)域， 極片中心也會(huì)有不規(guī)則的未嵌鋰區(qū)域乃至析鋰。這說(shuō)明極片中超標(biāo)的水含量并不是與鋰鹽在 “均一” 的反應(yīng)，反應(yīng)程度更大、消耗鋰鹽更多的位置，更容易出現(xiàn)極片中間的未嵌鋰區(qū)域。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 界面由極片周圍的未嵌鋰區(qū)域及極片中心的不規(guī)則未嵌鋰區(qū)域共同構(gòu)成。改善：改善： 注液前測(cè)試極片水含量，保證手套箱露點(diǎn)。 （聲明：本文嚴(yán)禁抄襲！本文付出了作者極大的心血，僅授權(quán)知行鋰電發(fā)表，其它網(wǎng)站、公眾號(hào)嚴(yán)禁抄襲，請(qǐng)各位看官自重?。?化成異常充電機(jī)制析鋰化成異常充電機(jī)制析鋰 綜述：綜述：化成是鋰離子電池的首次充電過(guò)程， 而析鋰是由鋰離子無(wú)法嵌入負(fù)極導(dǎo)致、只

48、能發(fā)生在充電過(guò)程。因此化成工序異常極易引發(fā)析鋰。 大電流化成析鋰大電流化成析鋰 原理：原理： 常溫化成時(shí)，穩(wěn)定且低阻抗的 SEI 膜只有在小電流時(shí)才會(huì)形成，如果電流過(guò)大，則負(fù)極表面就會(huì)形成高阻抗且不均一的副產(chǎn)物，其會(huì)影響鋰離子嵌入并造成析鋰。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 上圖試驗(yàn)中對(duì)電芯的底部及側(cè)封邊上了夾板，上夾板位置接觸更緊密，因此析鋰不嚴(yán)重，但是未上夾板的位置析鋰嚴(yán)重、還存在產(chǎn)氣無(wú)法排出造成的未嵌鋰區(qū)域。改善：改善： 在沒(méi)有夾具化成的條件時(shí)，使用小電流化成，異常若出現(xiàn)則難以補(bǔ)救。 未化成直接分容析鋰未化成直接分容析鋰 歡迎下載 21 原理：原理： 其原理與大倍率化成基本一致，且都會(huì)發(fā)生析鋰及由化成產(chǎn)氣

49、造成的未嵌鋰。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 負(fù)極表面產(chǎn)生不規(guī)則析鋰，并可能伴有產(chǎn)氣造成的未嵌鋰區(qū)域。改改善：善： 此類異常發(fā)生后難以補(bǔ)救，只能通過(guò)防呆措施避免其發(fā)生。 （聲明：本文嚴(yán)禁抄襲！本文付出了作者極大的心血，僅授權(quán)知行鋰電發(fā)表，其它網(wǎng)站、公眾號(hào)嚴(yán)禁抄襲，請(qǐng)各位看官自重?。?化成接觸不良析鋰化成接觸不良析鋰 綜述：綜述：化成時(shí)的電芯非常脆弱，此時(shí)保護(hù)負(fù)極的 SEI 膜尚未形成、界面間由于不斷產(chǎn)氣而無(wú)法保證良好接觸。因此，如果化成之前極片之間氣體沒(méi)有完全排出，或化成期間產(chǎn)氣過(guò)大沒(méi)有排出，都會(huì)造成極片間接觸不良，這也是化成析鋰的一個(gè)重要原因。 夾具化成未上夾板析鋰夾具化成未上夾板析鋰 原理：原理： 夾具化

50、成溫度高因此可以促進(jìn) SEI 膜的形成，夾板給電芯壓力從而保證化成產(chǎn)氣可以被及時(shí)排出。 但如果夾具化成忘上夾板或夾板未加上壓力， 則會(huì)造成化成產(chǎn)氣滯留于極片間無(wú)法排出，對(duì)應(yīng)位置產(chǎn)生褐色嵌鋰不充分區(qū)域乃至析鋰。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 界面由嵌鋰不充的褐色區(qū)域及 SEI 膜未形成好造成的析鋰區(qū)域共同構(gòu)成。改善：改善： 如果析鋰區(qū)域不是太大，則可以通過(guò)重新小電流充放電對(duì)褐色區(qū)域進(jìn)行二次化成，界面可以有明顯改善。若析鋰區(qū)域已比較嚴(yán)重，則難以挽回。 薄電薄電池化成前未熱冷壓析鋰池化成前未熱冷壓析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 對(duì)于無(wú)條件進(jìn)行夾具熱壓化成的電芯而言，化成前要繼續(xù)熱冷壓或夾具bakin

51、g。薄電芯自身重力小，極片容易貼合不緊，若化成前未進(jìn)行以上工序，則很容易產(chǎn)生接觸不良引發(fā)的析鋰。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 若在除氣前發(fā)現(xiàn)此問(wèn)題，可以補(bǔ)注液并重新化成，改善效果如圖三圖四所示。改善：改善： 增加化成后、除氣前拆電芯的檢測(cè)手段，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)重新補(bǔ)化成。 化成前極片間氣體未排盡析鋰化成前極片間氣體未排盡析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 電芯注液后， 我們希望極片間全部被電解液填充而不再有注液前的氣體。但如果注液后抽真空效果不佳或化成前靜置方式不合適， 極片間就會(huì)存在微量氣體， 從而引發(fā)析鋰。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 析鋰多發(fā)生在電芯邊緣極片的邊緣位置，因?yàn)檫@里往往是注液后電芯內(nèi)部的氣體較難

52、排出的位置。改善：改善： 增加注液后抽真空靜置的時(shí)間和次數(shù)，注液后電芯豎放老化以利于內(nèi)部氣體排出。 化成后小氣泡狀黑斑化成后小氣泡狀黑斑 歡迎下載 22 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 電芯面積比較大又比較薄時(shí)，化成產(chǎn)氣可能難以排出，極片間起泡位置對(duì)應(yīng)的負(fù)極片無(wú)法嵌鋰，并產(chǎn)生黑斑。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 隔膜起泡位置與極片未嵌鋰區(qū)域有對(duì)應(yīng)關(guān)系。改善：改善： 夾具化成或增加化成前界面的接觸效果，如若發(fā)生，重新化成可稍微挽救。 化成后小氣泡狀析鋰化成后小氣泡狀析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 其原理與起泡產(chǎn)生的未嵌鋰黑斑一樣，都是化成產(chǎn)氣無(wú)法及時(shí)排出造成的。 之所以本例會(huì)析鋰而非無(wú)

53、法嵌鋰的黑斑， 原因是本例中電芯除氣后極片間氣泡已被排出，分容時(shí)大電流對(duì)未化成區(qū)域充電從而造成析鋰。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 不規(guī)則的點(diǎn)狀析鋰。改善：改善： 由于已對(duì)未化成區(qū)域進(jìn)行了大倍率充電，因此導(dǎo)致的析鋰難以消除，只能從源頭改善，如提高極片間界面的接觸效果等。 與化成上夾板位置相關(guān)的析鋰與化成上夾板位置相關(guān)的析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 該析鋰存在于幾張照片中右側(cè)極片的右側(cè)中間位置， 電芯化成時(shí)上夾板，由于右側(cè)為氣袋， 因此只有底部和左側(cè)可以上夾板， 未上夾板的除氣邊由于正負(fù)極間接觸較差而產(chǎn)生了輕微析鋰。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 與夾板的位置有關(guān)，由于除氣邊難以上夾，因此風(fēng)險(xiǎn)較高。改改善：善

54、： 除氣時(shí)對(duì)電芯整體加壓。 （聲明：本文嚴(yán)禁抄襲！本文付出了作者極大的心血，僅授權(quán)知行鋰電發(fā)表，其它網(wǎng)站、公眾號(hào)嚴(yán)禁抄襲，請(qǐng)各位看官自重?。?分容引發(fā)的析鋰分容引發(fā)的析鋰 綜述：綜述：分容本身不太容易成為析鋰產(chǎn)生的原因，但是一些前工序的異常會(huì)體現(xiàn)于分容當(dāng)中。 電芯變形未嵌鋰電芯變形未嵌鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 厚度較大或內(nèi)部卷繞過(guò)緊的電芯，分容后容易變形并會(huì)造成極片接觸不良，接觸不良區(qū)域會(huì)被電芯內(nèi)部氣體填充、從而失去鋰離子遷移通道。最終形成條狀為主的未嵌鋰區(qū)域，并可能伴有析鋰。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 極片未嵌鋰紋路與電芯外觀變形位置一致，從圖二（電芯外圈）與圖三（電芯內(nèi)圈）的對(duì)比可見(jiàn)

55、，變形是由內(nèi)向外進(jìn)行的。改改善：善： 通過(guò)減少電芯內(nèi)部應(yīng)力、增加化成壓力、提高電芯硬度等方式，避免電芯變形。 電芯變形析鋰電芯變形析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 該異常原因與上例中變形未嵌鋰一樣：都是由厚度或者內(nèi)部應(yīng)力大的卷繞電芯變形引起。之所以本例中存在析鋰，則是因?yàn)闃O片間氣體已被基本排盡，鋰離子可以在正負(fù)極間穿梭，但又由于化成不良、正負(fù)極間距大等原因而析鋰。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 分 歡迎下載 23 容后變形未嵌鋰與分容后變形析鋰的關(guān)系， 就如上面所講的化成后有氣泡未嵌鋰及化成后有氣泡析鋰一樣： 根本原因一樣， 外在表現(xiàn)的差異原因是氣體是否被排盡。 改善：改善： 通過(guò)減少電芯內(nèi)部應(yīng)力

56、、增加化成壓力、提高電芯硬度等方式，避免電芯變形。 化成不充分導(dǎo)致分容產(chǎn)氣析鋰化成不充分導(dǎo)致分容產(chǎn)氣析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 如果化成 SOC 較低、沒(méi)有在負(fù)極表面形成致密的 SEI 膜，則分容后負(fù)極會(huì)繼續(xù)化成并產(chǎn)氣， 產(chǎn)氣阻隔于正負(fù)極之間并造成不規(guī)則的黑色未嵌鋰區(qū)域， 同時(shí)電芯由于極片間有氣體造成貼合不緊，容易發(fā)軟。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 界面會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則的未嵌鋰區(qū)域，電芯發(fā)軟。改善：改善： 評(píng)估好不同材料體系的化成 SOC，若發(fā)現(xiàn)此異?？梢灾匦律蠆A板進(jìn)行補(bǔ)化成，補(bǔ)化成后界面如圖三，但由于電芯內(nèi)部有化成產(chǎn)氣，理論上補(bǔ)化成電芯的性能會(huì)降低。 測(cè)試條件造成的析鋰測(cè)試條件造成的析鋰 綜

57、述：綜述：當(dāng)鋰離子電池進(jìn)行了自身難以承受的充放電制度或?yàn)E用測(cè)試后，就很有可能產(chǎn)生析鋰。各類異常充電方式都是容易造成析鋰的高危情況，高溫條件會(huì)讓電芯產(chǎn)氣，也可能引發(fā)析鋰。 大倍率充電整體析鋰大倍率充電整體析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 電芯大倍率充電時(shí)，大量的鋰離子從正極脫嵌并來(lái)到負(fù)極，但由于鋰離子嵌入負(fù)極的阻抗遠(yuǎn)大于從正極脫嵌的阻抗，因此蜂擁而來(lái)的鋰離子無(wú)法 100%的保證全部嵌入負(fù)極，來(lái)不及嵌入的，就會(huì)在負(fù)極表面得電子并形成金屬鋰。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 充電倍率越大，析鋰程度會(huì)越嚴(yán)重，上面三張圖片，分別為 1.5C、2.0C及 3.0C 充電的圖片。改善：改善： 負(fù)極與電解液的選擇

58、是改善倍率充電析鋰的關(guān)鍵。對(duì)負(fù)極而言， 表面包覆層間距更大的材料可以減小鋰離子嵌入的阻抗， 縮小粒徑可以減少鋰離子從表面嵌入到內(nèi)部距離， 電芯設(shè)計(jì)角度的低面密度、 低壓實(shí)也必不可少。 對(duì)電解液而言，更高的電導(dǎo)率、 減少會(huì)引發(fā)負(fù)極高阻抗 SEI 膜的添加劑的用量、 加入低阻抗添加劑等方案是必備手段。 大倍率充電局部析鋰大倍率充電局部析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 對(duì)于大電芯而言，其在充放電過(guò)程中極片各位置的反應(yīng)活性差異很大：反應(yīng)活躍度更大的位置，集中于電芯中間靠近極耳的地方。因此在對(duì)其進(jìn)行大倍率充電時(shí)，該位置更易析鋰。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 發(fā)生于大電芯的反應(yīng)活性活躍位置。改善：改善：

59、與上一點(diǎn)大倍率充電整體析鋰的改善一致。 但針對(duì)高反應(yīng)活性的局部位置， 想方法針對(duì)性的降低此處的電子 歡迎下載 24 導(dǎo)通率或提高此處的離子導(dǎo)通率，理論上也可以達(dá)到效果，不過(guò)實(shí)際操作困難。 大倍率放電負(fù)極結(jié)構(gòu)破壞大倍率放電負(fù)極結(jié)構(gòu)破壞 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 電芯大倍率放電時(shí)， 鋰離子快速?gòu)呢?fù)極脫嵌并造成負(fù)極結(jié)構(gòu)的急劇變化，最終破壞負(fù)極結(jié)構(gòu)，造成后續(xù)充電無(wú)法嵌鋰或析鋰。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 負(fù)極結(jié)構(gòu)被不規(guī)則的破壞。改善：改善： 確認(rèn)好正負(fù)極所能承受的最大電流，避免短路。 過(guò)充電析鋰過(guò)充電析鋰 原理：原理： 對(duì)于鈷酸鋰、三元而言，為了保證材料的穩(wěn)定性，其設(shè)計(jì)容量皆遠(yuǎn)低于理論容量，也就是

60、說(shuō)即便在滿充狀態(tài)下，鈷酸鋰、三元依舊有很多的鋰離子沒(méi)有脫嵌出來(lái)，而對(duì)其進(jìn)行過(guò)充后， 這些 “編制外” 的鋰離子到了負(fù)極并沒(méi)有足夠的嵌入空間， 因而必然析鋰。與之對(duì)應(yīng)的，磷酸鐵鋰的實(shí)際容量與理論容量接近，即便過(guò)充，也無(wú)法釋放出過(guò)多的鋰離子，因而很難造成析鋰。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 均勻一層，（嚴(yán)重過(guò)充）拆開(kāi)即著。改善：改善： 增加負(fù)極過(guò)量。 低溫充電析鋰低溫充電析鋰 知行鋰電原創(chuàng)文章，嚴(yán)禁抄襲 原理：原理： 在低溫條件下，電解液的離子導(dǎo)通率會(huì)降低，鋰離子從正極脫嵌及嵌入負(fù)極的阻抗會(huì)大幅增加，且嵌入負(fù)極阻抗的增加幅度更大，從而引發(fā)析鋰。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 溫度越低、低溫充電倍率越大，析鋰越嚴(yán)重。改善：改善：