为什么锂电池设计中隔膜一定要完全包裹负极极片

无论是在叠片还是卷绕结构中，都是隔膜完全包裹负极片。其切面核心层次也是正极-隔膜-负极-隔膜，一直循环。且隔膜在宽度和长度上，都要比负极更大，那么为什么要是这样的结构设计呢？

一.内短路

防止正负极直接接触： 在卷绕过程中，极片和隔膜会受到张力、压力的复杂作用。如果负极与隔膜等长或更短，那么在卷绕的弯曲区域或叠片的边缘，正极的边缘就可能透过隔膜的间隙，直接与负极的边缘或集流体接触，形成微短路点。

应对工艺误差与膨胀： 制造过程中存在不可避免的裁切误差、对齐误差。电芯在充放电过程中，锂的嵌入/脱嵌会导致负极发生显著的膨胀。如果隔膜没有预留足够的余量，这些微小的误差和膨胀累积起来，就可能在电芯循环寿命后期，导致正负极在边缘区域“意外相遇”。隔膜的包边，正是为所有这些不确定性预留的安全缓冲带。

二.杜绝负极与壳体的接触

在常见的圆柱或方形铝壳/钢壳电池中，壳体通常与正极或负极的极耳连接(如圆柱电池外壳是负极)。如果负极片在宽度或长度上超出了隔膜的包裹，那么裸露的负极(尤其是坚硬的铜箔边缘)就可能直接接触到金属壳体。

三.抑制边缘析锂与枝晶生长

边缘效应： 在电极的边缘，电力线分布会更为集中，导致该区域的局部电流密度高于电极中心区域。如果正极直接对着没有负极活性物质覆盖的隔膜区域，那么在充电时，锂离子被驱动到该区域。

析锂风险： 这些无法被接受的锂离子便倾向于在隔膜表面或铜箔边缘直接获得电子，还原成金属锂，形成锂枝晶。锂枝晶尖锐、坚硬，随着循环会不断生长，最终可能刺穿隔膜，引发短路。而“隔膜包覆负极”的设计，确保了电力线集中的区域，正极对面永远是具有嵌锂能力的负极活性物质，从而将锂离子引导至安全的嵌入反应路径，极大降低了边缘析锂的风险。

小结：总之，隔膜完全包裹正极安全是第一要点。也是锂电池电芯设计中最基础、最不容挑战的“铁律”之一。