锂电池电芯低容的分析

锂电池电芯在制造的过程中，分容后发现电芯的容量低于预期。

例如我们要求电芯的容量是50Ah，那么我们在设计的时候会留出一定的余量，设计电池的容量为53Ah。而如果整批电池分容后的容量平均在51Ah左右，就属于低容了。如果平均容量在50Ah就会出现一大批的不合格品，而若都小于50Ah，那就是严重低容了。

锂电池出现低容量问题的原因可能涉及环境、材料、设计和制造工艺等多个方面，以下为系统性分析，以及如何分析的思路：

1、第一步，查看分容数据是否真实

(1)查看分容程序是否正确；
(2)查看分容设备是否存在异常；
(3)查看分容温度是否偏低。
一般我们分容时的温度为25±3℃，如果温度偏低，必然导致容量偏低。此时我们只需在正常的温度下重新分容即可。

2、如果第一步没有问题，我们继续往下找原因。

检查制程中是否存在异常；如（是否出现环境湿度控制不到位，或其他品质性问题）。

极片工艺问题

涂布不均匀（厚度偏差>5%时导致局部极化加剧）。
压实密度过高/过低（影响离子和电子传输路径）。
极片烘烤不彻底（残留水分引发电解液分解）。

注液与封装缺陷

注液量不足（浸润不充分导致“干区”）。
注：引入真空注液+二次注液工艺。
封装密封性差（环境水分/氧气侵入）。
焊接不良（内阻升高，有效容量下降）。

化成工艺异常

预化成制度不合理（SEI膜质量差，首次效率低于80%）。
分容筛选不严（低容电芯未被剔除）。

3、取2个电池，进行拆解。拆解电池，作用很多

(1)可以观察电池是否析锂；
(2)可测量正负极极片的厚度；
(3)观察电解液的余量，电解液的颜色；
(4)观察隔膜的情况，是否皱褶多，以及极片的浸润情况；
(5)观察正负极隔膜之间的包覆情况；
此时，我们可以取一些极片，拍摄XRD、SEM。同时也可以将极片烘干，制作扣式电池，判定正负极极片容量是否异常。

4、回过头来，检测原材料

如果原材料本身有问题，那么制作的电池必然会存在各种问题。
锂电池制造公司原材料基本是外购，由公司进行检测，但偶尔也会存在漏网之鱼，出现不良品。同时电池制造公司仓库存储环境不达标，或者材料过期，也会造成材料问题。
解决办法：只需要将原材料送测分析，查看材料是否有异常即可。
下面是一些常见的材料问题：

正极材料缺陷

材料活性不足（如NCM三元材料中镍含量过低、LiCoO₂晶格结构不完整）。
材料水分不合格。
材料杂质（如Fe、Cu等金属杂质导致副反应，消耗锂离子）。
材料颗粒过大或分布不均，影响锂离子扩散效率。

负极材料问题

石墨负极首次充放电的不可逆容量损失（SEI膜形成消耗锂离子）。
硅基负极体积膨胀导致结构破裂，活性物质脱落。
负极与电解液兼容性差(如高温下副反应加剧)。
注：一般正负极材料，我们可以单独取样，制作扣式电池，判定该材料容量是否合格。

电解液劣化

分解产物（如LiPF₆水解生成HF腐蚀电极）。
电解液水分超标。
电解液含有金属异物。
添加剂失效（如VC、FEC等无法有效稳定SEI膜）。

其余辅材异常

如PVDF、CMC、SP、CNT等来料问题。

5、如果前面都没有查出问题，可能和我们的设计不合理有关（一般情况下出现在研发阶段）。

极片设计不合理

如果N/P比（负极容量/正极容量）<1.1，导致锂沉积风险。
导电剂（如CNT、Super P）添加不足（电子传导路径断裂）。
或者我们使用的正极材料，实际克容量与设计克容量不符。
例如：一款磷酸铁锂的0.5C克容量为140 mAh/g,我们设计的时候使用143，最后电池的容量必然就低了。

电池壳体设计

膨胀力释放不足（软包电池循环后厚度膨胀>10%影响界面接触）。
极耳位置设计不当（电流分布不均引发局部过热）。
对于设计不合理的情况，我们只能重新更改设计了。一般量产的电池不会出现此类大问题。