锂离子电池析锂原因解析大全.pdf

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1、锂离子电池析锂原因解析大全引言析锂是咱们锂电行业中极其常见的一种异常现象，不同的析锂状态，往往也对应着不同的异常原因，根据析锂状态分析异常原因，可以说是我们必备的一项技能。虽说析锂如此重要，但是能系统的讲一讲析锂原因的文章却并不多见。虽然文武在这方面功力还不够深厚，但还是愿意抛砖引玉，将自己这些年遇到的问题，与大家来分享一下。一、析锂的基本概念锂离子电池在充电过程中，锂离子会从正极脱嵌并嵌入负极。但是当一些异常状况发生、并造成从正极脱嵌的锂离子无法嵌入负极的话，那么锂离子就只能析出在负极表面，从而形成一层灰色的物质，这就叫做析锂。从析锂的大方向来分类的话，文武将析锂的原因分成五大类：负

2、极余量不够造成的析锂；充电机制造成的析锂；嵌锂路径异常造成的析锂；主材异常造成的析锂；特殊原因造成的固定位置析锂。下面分别针对上述五大类原因，来对析锂的具体原因进行讲解。二、负极余量不够造成的析锂锂离子在充电时从正极脱嵌之后，一定要有一个归宿。一般而言，归宿是嵌入到负极当中，但是当负极过量不够、负极可嵌入锂离子少于正极脱嵌的锂离子时，锂离子就只能在负极表面析出了。负极过量不够，算得上是析锂的最常见原因。而根据负极过量不够的位置，又可以细分成下面三组析锂情况：2.1常规负极过量不够的析锂当负极过量不足时，从正极脱嵌后来到负极的锂离子没有足够的嵌入空间，因而只能形成金属锂单质并析出在负极表

3、面。由于负极过量不够程度一般是均匀的、正极脱嵌的锂离子也是均匀来到负极的，因此负极过量不够造成的析锂也都是均匀的一层，析锂严重程度的大小与负极过量不够的程度密切相关，过量不足程度越高则析锂越严重。2.2阴阳面析锂当一个电芯出现正极单面涂重或者负极单面涂轻时，就会造成这个电芯的负极两面一侧析锂一侧不析锂，这也就是俗称的阴阳面。阴阳面电芯析锂一侧的界面与负极过量不足析锂完全一致，而另外一侧则是金黄色（石墨负极的话）。2.3正极头部涂布未削薄析锂如果在涂布时未对正极头部进行削薄，那么正极头部位置的敷料就可能会偏厚，这样对应负极头部就会出现过量不足的情况，从而造成负极头部出现一段条状的析锂。三

4、、充电机制造成的析锂由于析锂发生在充电阶段，因而充电机制的变化也一定会是析锂的原因之一。下面列出了几种由于充电机制而造成析锂情况：3.1低温充电析锂上图是一个常规设计电芯在0度充电后的照片，可以看到负极表面被一层均匀的灰色锂离子所覆盖。低温充电析锂的原因，是负极在低温时的嵌锂阻抗明显大于正极脱锂阻抗，虽然锂离子可以在低温下相对快速的从正极脱嵌，但是却无法及时嵌入到负极当中，从而引发析锂。（更详细的原因请参考之前的《低温技术知多少》系列文章，本文不再赘述）3.2大倍率充电析锂即便是常温充电，如果一味的增加充电倍率，负极也会由于无法快速完成嵌锂而引发析锂。在常规容量型设计下，电芯能经受的最

5、大充电倍率在1C~1.5C左右，如果产品在使用期间需要进一步增加充电电流，那么就需要对极片和电解液采用特殊设计了。否则充电倍率越大，析锂就会越严重。3.3 过充电析锂当电池的充电电压或充电容量大幅超过设计值时，就会有较多过量的锂离子从正极脱嵌出来，而由于负极在设计时根本就没有为这些多余的锂离子预留空间，因此析锂也就不可避免了。在过充电时，锂离子从正极的脱嵌是均匀的、不会随极片位置的变化而不同，因此过充电造成的析锂也是均匀一层。3.4充电析锂小结：经过仔细对比可以发现，充电制度造成的析锂界面，基本都是均匀的一层析锂。原因也很简单：充电是均匀的发生在极片各个位置之上的，因而析锂的界面也是基

6、本均匀的。另外要提醒大家的是：不要根据上面图片就对号入座每一种析锂的“标准界面”，由于型号不同、充电异常程度不同等因素，可能下一次出现的低温充电析锂界面，会与本文所讲的大倍率充电一样。大家需要记住的是哪些充电机制会造成与上面类似的均匀析锂，并在实际问题中按此排查。四、嵌锂路径异常造成的析锂在电池充电时，锂离子从正极脱嵌后，途经电解液然后嵌入到负极当中。但是如果正负极界面接触不好，就会造成锂离子在负极表面析出。具体情况如下：4.1 隔膜打皱析锂当隔膜由于自身质量原因而出现打皱时，对应位置的锂离子从正极脱嵌后，就没法均匀的嵌入负极，从而造成对应位置的负极要么成未充分嵌锂的褐色、要么产生与隔

7、膜打皱方向一致的条纹状析锂。4.2电芯变形析锂当电芯厚度较大时易产生变形，当变形比较严重时，就可能造成电芯变形位置对应的极片接触不良，从而产生上图中条状的嵌锂不良区域，偶尔也会伴随着析锂（上图中最左边一折的样子）。4.3常规化成且化成前未热冷压析锂如果电芯厚度比较大，那么即使注液之后不热冷压直接进行常规化成，界面也不会有太大问题。但是对于一些厚度小于3mm的薄电芯而言，如果化成时本来就没有上夹，且化成前又忘记了进行热冷压或者夹具baking，那